JUNO
In China wird gerade eine riesige Forschungsanlage fer tig gestellt. Der Neutrinodetektor JUNO soll dabei helfen, das Rätsel um die Masse der spukhaften Elementarteilchen zu lösen.
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Meter unter der grünen Hügellandschaft von Kaiping im Südosten Chinas stellen Bauarbeiter derzeit eifrig einen kugelförmigen Detektor fertig. Die 35 Meter durchmessende Forschungsanlage soll geisterhafte subatomare Teilchen, die Neutrinos genannt werden, detailliert untersuchen. Wenn alles nach Plan läuft, wird das umgerechnet rund 350 Millionen Euro teure Jiangmen Underground Neutrino Observatory, kurz JUNO, Ende 2024 seine Arbeit aufnehmen können. Das zumindest hofft Yuekun Heng, Leiter von JUNO vor Ort und Physiker am Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking. Damit wäre JUNO der erste von mehreren neuen Neutrinodetektoren weltweit, der in Betrieb geht. Zwei weitere – in Japan und in den Vereinigten Staaten – sollen 2027 und 2031 mit der Datenerfassung beginnen.
Gemma Conroy ist Wissenschaftsjournalistin unter anderem für »Nature News«. Sie lebt in Sydney.
Die Hauptaufgabe von JUNO besteht darin, zu entschlüsseln, welche Sorte von Neutrino die größte und welche die kleinste Masse hat – und somit eines der größten Rätsel der Physik lösen. Die Antwort auf diese Frage könnte den Forscherinnen und Forschern helfen zu verstehen, warum Neutrinos überhaupt so leicht sind. Dazu wollen die Wissenschaftler Neutrinos vermessen, die von zwei mehr als 50 Kilometer entfernten Kernkraftwerken einströmen. Außerdem wollen sie Neutrinos untersuchen, die aus anderen Quellen kommen – etwa von der Sonne, aus der Atmosphäre, von explodierenden Sternen und aus natürli-
chen radioaktiven Zerfallsprozessen auf der Erde.
In einem ersten Schritt haben die am Experiment beteiligten Wissenschaftler nun damit begonnen, eine Miniaturversion des Detektors mit einem Cocktail aus Lösungsmitteln und organischen Chemikalien zu füllen. Ein solcher Flüssigszintillator sendet Lichtsignale aus, wenn Neutrinos durch ihn hindurchzischen. Mit dem Modell soll getestet werden, ob der Szintillator rein genug ist, um das Problem mit der Neutrinomasse zu lösen.
Anforderungen an Reinheit sind hoch
So darf der Flüssigszintillator nur winzige Spuren von Uran und Thorium enthalten. Diese radioaktiven Elemente könnten sonst Neutrinoereignisse vortäuschen, wenn ihr Zerfall zufällig mit anderen Signalen zusammenfällt, und die Versuchsergebnisse stören. Wenn die Verunreinigung mit diesen Elementen zu groß ist, werde es fast unmöglich sein, Neutrinos mit der Empfindlichkeit zu messen, die zur Beantwortung der Fragestellung erforderlich ist, sagt Alberto Garfagnini, Physiker an der Universität Padua in Ita
