Nobelpreis 2015

08.10.2015
Der Super-Kamiokande Neutrinodetektor Super-K

Der Japaner Takaaki Kajita und der Kanadier Arthur McDonald erhalten den diesjährigen Nobelpreis für Physik für den Nachweis, dass sich Neutrinos ineinander umwandeln.

 

Unser Institut freut sich sehr über diese Auszeichnung, denn zu Takaaki Kajita gibt es eine direkte Verbindung: Unser Institut arbeitet im T2K-Projekt mit ihm zusammen. Doch von Anfang an: 1996 ging der Super-Kamiokande Detektor in der Provinz Kamioka an der japanischen Westküste in Betrieb. Zwei Jahre später gelang Kajita der Nachweis, dass Myonneutrinos, die durch den Aufprall kosmischer Strahlung auf die Erdatmosphäre entstehen, auf dem Weg zum Super-Kamiokande Detektor verschwinden. Für diese Entdeckung wurde er ausgezeichnet. Heute wissen wir, dass sie sich in Tauneutrinos umwandeln, die der Super-Kamiokande Detektor (fast) nicht nachweisen kann. Schon bald entstand die Idee, das Projekt durch einen künstlichen Neutrinostrahl (Myonneutrinos) zu erweitern. Im japanischen Forschungszentrum JPARC (Japanese Proton Accelerator Research Complex) bei der Stadt Tokai an der japanischen Ostküste sollte der Strahl erzeugt werden.Um 2005 begannen die Bauarbeiten, seit 2006 arbeiten wir gemeinsam mit Kajita an diesem Projekt, das sich T2K für Tokai-to-Kamioka nennt. Eine Arbeitsgruppe geleitet von Stefan Roth beschäftigt sich mit den TPCs des Nahdetektors ND280 am JPARC. Dieser Detektor vermisst den Strahl, bevor er auf die 295 km lange Reise von Tokai nach Kamioka geschickt wird. Seine Gruppe hat ein System kleiner Kammern zur kontinuierlichen Überprüfung und Kalibration der TPCs entwickelt. Es ist in Japan installiert. Die Daten werden in Aachen ausgewertet und die Kalibrationswerte dann in die Datenbank des Experimentes in Japan übertragen.

  T2K-Nahdetektor T2K

2011 gab es den ersten großen Erfolg für T2K. Nachdem Kajita mit Super-Kamiokande nachgewiesen hatte, dass sich Myonneutrinos in Tauneutrinos verwandeln, und Mc Donald nachgewiesen hatte, dass sich Elektronneutrinos in Myonneutrinos verwandeln, gelang der T2K der Nachweis der noch verbleibenden Umwandlung von Elektronneutrinos in Tauneutrinos. Ein Ergebnis, das wir kurz darauf mit unserem DoubleChooz Projekt bestätigen konnten. Mittlerweile hat T2K den Strahl von Neutrinos auf Antineutrinos umgestellt. Auch hier gilt es die Umwandlungen nachzuweisen. Es geht um die spannende Frage, ob sich denn Neutrinos und Antineutrinos unterschiedlich verhalten, und ob uns das vielleicht einen Hinweis liefert, warum die Antimaterie aus dem Urknall im Laufe der Entwicklung des Universums verschwunden ist.

Zum Schluss sei noch erwähnt, dass die Neutrinoumwandlung, die zu Kajitas Nobelpreis führte, seit einigen Jahren auch von unserem Neutrinoprojekt IceCube am Südpol beobachtet wird. Neutrinooszillationen sind ein zentrales Thema an unserem Institut, und deshalb freuen wir uns besonders über die Auszeichnung von Kajita und McDonald.