Physik-Nobelpreis 2015. Die Lösung des Sonnen- Neutrino-Rätsels. Japaner Takaaki Kajita, 56 Jahre; Kanadier Arthur B. McDonald, 72 Jahre Amand Faessler,

Physik-Nobelpreis 2015.Die Lösung des Sonnen-

Neutrino-Rätsels.Japaner Takaaki Kajita,

56 Jahre; Kanadier Arthur B. McDonald, 72

Jahre

• Amand Faessler,• Tübingen

Art McDonaldQueens Uni., Kingston, Kan.

Takaaki KajitaTokio Univ., Tokio, Japan

Brief Wolfgang Pauli‘s am 4. Dezember 1930 von der ETH Zürich

an Konferenz in Tübingen:• Liebe radioaktiven Damen und Herren!

Energieerhaltung im Beta Zerfall:

(Z,A)

(Z+1,A)

Elektron +Neutrino

Experimentelle Entdeckung des Neutrinos durch Cowen und Reines 1956 (Nobelpreis 1995)

• Starker Reaktor: Quelle von Antineutrinos

Neutron Proton + Elektron + Antineutrino

Savanna River: n p + e- + nce

Savanna River Reaktorn p + e- + nc

e

Sonnenenergie (Hans Bethe).Sonnen-Neutrino-Rätsel

Verbrennung von Wasserstoff (p)

Bindungenergie von 4He: 28 MeV

Drei Neutrinos (E = mc2):

n(939 MeV) p + e- + nce

m-(106 MeV) e- + nce + nm

t-(1777 MeV) m- + ncm + nt

Produktionszustände ≠ Massenzustände Oszillationen

Produktions = Flavor-Zustände und Massenzustände

Wellen-Teilchen Dualismus

Atmosphärische Neutrinos durch

Kosmische Strahlung.p

p

m

n m

Durch den Daumennagel gehen pro Sekunde 10 Milliarden Neutrinos.

Takaaki Kajita:Super-

Kamiokande

60 000 Tonnen reines Wasser; etwa 12 000 Photomultiplier mit 50 cm Durchm.

Wasser, Cherenkov-Licht

Super-Kamiokande Kollaboration

nm

e- e- Elektronen haben eine grössere Geschwindigkeit als Licht im Wasser. Ein Lichtkegel ensteht wie ein Überschallknall beim Flugzeug. Lichtgeschwin.:Cwasser = Cvakuum/1,33

Ring durch Cherenkov-Licht in Photomultiplier gemessen.

Messung der Neutrinos

Auffüllen der 60 Tonnen Wasser und Überprüfung der Photomultiplier.

Ein genauerer Blick.

Ein Photomultiplier hat 50 cm Durchmesser.

Cherenkow-Ring am Boden des Detektors

• Bild der Sonne von entgegen-gesetzter Seite der Erde von Super-Kameo.

• mit Neutrinos gemessen.

Amand Faessler, Tuebingen

Arthur (Art) MacDonald, Canada;

Sudburry Neutrino Observatory

Creighten-Zink-Mine, Sudburry, Ontario, Kanada

Sudburry-Neutrino-Kollaboration

Detektorkugel mit 9456 Fotomultiplier. 2000 Meter unter der Erde. 1000 t D2O

17 Meter Durchmesser.20 cm Durchmesser der Fotomultiplier .Zähler decken 55% der ganzen Kugel ab. 23 Zähler müssen ansprechen für ein gezähltes Cherenkov-Ereignis mit mindestens 6,75 MeV Energiedeposition.

Amand Faessler, Tuebingen

Elastische Neutrinostreuung(ES):

Relative Stärke ne zu (nm + nt) 7 zu 2

e-

e- (fast)

νe

W+

νe e- (fast)

e-

e-

νx

νx

Z0

+

6 : 1:1:1

1) Vorwärts-Streuung

Amand Faessler, Tuebingen

Geladener Strom W+

e-

νe

W+

P P

Deuteron(p + n)

Misst nur ne

2) Rückwärts-Streuung der e-

nxd

Z0

nx

p nNachweis der Neutronen durch Einfang an Salz (NaCl) (8 MeV).Misst ne + nm +nt mit gleichem Gewicht: Totaler Neutrinofluß.

3) Aufbruch des Deuterons

SSM = Standard Solar model (Bahcall and Pinsenaux 2005)

Rückwärts-Streuung: sensitiv auf Elektronneutrinos Vorwärts-Streuung : n-e zu (n-m und n-t) : 7 zu (2)

Deuteron-Aufbruch: sensitiv auf n-e, n-m, n-t total

Alle in der Sonne produzierten Elektron-Neutrinos kommen auf der Erde an. Sie haben sich nur teilweise in Müon- und Tauon-Neutrinos oszilliert.

Art MacDonald und die SNO-Kollaboration haben damit das lang existierende Sonnen-Neutrino-Rätsel gelöst.

Deshalb hatte ich ihn für den Nobelpreis vorgeschlagen.

ENDE