Was suchen Physiker am Südpol?

Ein Teil der Amundsen-Scott-Station in der Antarktis.

Kosmische Neutrinos zu beobachten ist nicht gerade einfach. Denn Neutrinos sind zwar extrem häufig, aber auch äußerst zurückhaltend, wenn es darum geht, mit anderen Teilchen zu wechselwirken – in jeder Sekunden rasen Ihnen 200 Milliarden Neutrinos durch den Kopf, ohne dass Sie es merken.

Um die Geisterteilchen dennoch zu orten, haben sich Wissenschaftler das Neutrino-Teleskop einfallen lassen, und das größte, ICECUBE, befindet sich am Südpol. Von der Neutrino-Teleskopie erhoffen sich die Wissenschaftler, das eine oder andere Geheimnis der Kosmologie zu lüften, wie z.B. das der dunklen Materie.

Die Idee hinter den Neutrino-Teleskopen: Manchmal verrät sich ein Neutrino beim Durchfliegen der Erde durch eine seltene Reaktion mit einem Atom, bei der ein anderes Elementarteilchen erzeugt wird, ein Myon. Es fliegt in dieselbe Richtung wie das Neutrino. Wer also die Herkunft des Neutrinos ergründen möchte, kann stattdessen die Flugbahn des Myons messen.
Und das geht am besten in Wasser oder – wie im Fall von ICECUBE – in Eis, wo die Myonen schneller sind als das Licht und eine Art „Überlichtblitz“ abgeben, vergleichbar mit dem Überschallknall eines Düsenjets. Ein Neutrino-Teleskop besteht nun aus einer räumlichen Anordnungen einzelner Detektorkugeln, die in langen Ketten tief ins Wasser oder Eis versenkt werden, und die Lichtblitze der Myonen registrieren.

Nun soll ein solches Teleskop allerdings Neutrinos aufzeichnen, deren Reise nach Möglichkeit außerhalb unserer Galaxis ihren Anfang nahm. Doch diese sind in der Minderheit gegenüber denen, die in der Atmosphäre entstanden sind. Um diese „Fehlalarme“ so gering wie möglich zu halten, sind die Detektorkugeln nach oben abgeschirmt, registrieren also nur Myonen, die unter ihnen im Erdinnern entstanden sind.

Dennoch ist unter Tausenden von Neutrino-Ereignissen vielleicht gerade mal eines, was für die Astrophysiker von Interesse sein könnte.