5 Neutrino Nachweis und Müonen

Wie bereits erwähnt haben Neutrinos ein enormes Durchdringungsvermögen. Dies liegt daran, dass sie keine elektrische Ladung haben und nur der schwachen Wechselwirkung unterworfen sind. Weil sie keine Ladung haben, können Neutrinos nicht direkt nachgewiesen werden, sondern nur über eine ihrer Reaktionen an Atomkernen.

Trifft beispielsweise ein sehr energiereiches müonisches Neutrino auf einen Atomkern so verschwindet oft das Neutrino und ein energiereiches Müon verlässt den Ort der Kollision. Dieses fliegt praktisch in derselben Richtung weiter wie das ursprüngliche Neutrino. Da das Müon elektrische Ladung besitzt ist es mit konventionellen Methoden nachweisbar. Seine Richtung und Energie sind bestimmbar und somit auch die des Neutrinos, wie auch die Richtung, in der sich die Neutrinoquelle befindet, nicht aber ihre Entfernung. Daraus folgt, dass ein Detektor, der in der Lage ist Bahn und Bewegungsrichtung von Müonen zu bestimmen, als Neutrinoteleskop verwendet werden kann.

Da Neutrinos zur Klasse der schwach wechselwirkenden Teilchen gehören, ist ihr sogenannter Wirkungsquerschnitt extrem klein, d. h., sie lösen nur sehr selten eine Reaktion aus, was ihr grosses Durchdringungsvermögen erklärt.

Die Eigenschaften der Müonen sind denjenigen der müonischen Neutrinos teilweise ähnlich; sie sind ebenfalls der schwachen Wechselwirkung unterworfen, haben aber eine viel grössere Masse. Da Müonen elektrische Ladung tragen, sind sie gleichzeitig auch der elektromagnetischen Wechselwirkung unterworfen, was ihr Durchdringungsvermögen im Vergleich zu den Neutrinos zwar stark reduziert, gegenüber andern geladenen Teilchen ist es aber trotzdem sehr gross. Beispielsweise kann ein Müon, das eine Energie von 10^12 eV hat, ungefähr einen Kilometer Wasser durchdringen.


6 Das Neutrinoteleskop