Neutrino-Astronomie

Das subatomare Neutrino wurde erstmals 1930 von dem Theoretiker Wolfgang Pauli vorgeschlagen, um Probleme der Energie- und Impulserhaltung bei bestimmten Kernreaktionen zu lösen, aber es interagiert so schwach mit Materie, dass es erst 1956 in einem Kernreaktorexperiment nachgewiesen wurde. 25 Jahre lang spielte es eine Versteckspiel-Rolle ähnlich der der heute postulierten Dunkelmaterie-Teilchen, um die Probleme der Dynamik von Galaxien zu lösen. Die Entdeckung erfolgte zu einer Zeit, als Physiker die Kernprozesse bestimmten, die die Energie der Sterne, einschließlich der Sonne, erzeugen. Aufgrund ihrer schwachen Wechselwirkung entkommen Neutrinos direkt aus dem Sonnenkern und können uns wertvolle Informationen über seine Kernreaktionen geben. In diesem Kapitel beschreibe ich die unterirdischen Experimente, die erstmals solare Neutrinos nachgewiesen haben, jedoch zunächst in Mengen von etwa einem Drittel der vorhergesagten. Dieses Rätsel wurde durch die Theorie der Neutrino-Oszillationen gelöst, ein hervorragendes Beispiel für einen Beitrag der Astrophysik zur grundlegenden Physik und umgekehrt. 1987 wurden Neutrinos direkt von der Supernova 1987a in der Großen Magellanschen Wolke nachgewiesen, was ein neues Zeitalter in der Astronomie eröffnete. Ich beschreibe den Detektor, der diese Beobachtung machte, und moderne Neutrino-Detektoren im Mittelmeer und im antarktischen Eis. Letztere haben 2017 das energiereichste Neutrino beobachtet, das jemals beobachtet wurde und das von einem Gammastrahlenausbruch stammt, der mit Satelliten- und bodengestützten Teleskopen beobachtet wurde.