Jagd nach Geisterteilchen – Neutrino-Astronomie am Südpol

Im glasklaren Eis des Südpols befindet sich das größte Teleskop der Welt. Es ist kein klassisches Teleskop das Licht aus dem Kosmos einfängt. Es wurde gebaut, um andere kosmische Boten einzufangen: scheue, geisterhafte Teilchen, die wir Neutrinos nennen.

Neutrinos sind die außergewöhnlichsten Teilchen unter den uns bekannten Elementarteilchen. Sie besitzen eine winzige Masse und keine elektrische Ladung. Die kleinen Teilchen werden zum Beispiel in Kernspaltung und Kernfusion erzeugt. Diese Eigenschaften erlauben es den Neutrinos sogar aus Orten zu entkommen, in denen die Materie so dicht ist, dass Licht absorbiert wird - zum Beispiel aus dem Inneren der Sonne. Somit können Neutrinos einzigartige Informationen liefern, die der klassischen Astronomie verborgen bleiben.

Die gleichen Eigenschaften sorgen leider auch dafür, dass Neutrinos enorm schwer nachzuweisen sind. Gigantische Instrumente sind erforderlich um die extrem seltenen Fälle, in denen ein Neutrino einen Atomkern trifft und eine sichtbare Spur hinterlässt, nachzuweisen. Daher wurde das IceCube Neutrino Observatorium im Eis des Südpols gebaut. Mit einem Volumen so groß wie 400.000 olympische Schwimmbäder ist es der größte Teilchendetektor der Welt.

Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften können Neutrinos uns einen Einblick in bisher unverstandene Prozesse im Universum liefern. Von besonderem Interesse sind hochenergetische Neutrinos, die vermutlich von explodierenden Sternen oder super-massereichen schwarzen Löchern erzeugt werden.

Anna Franckowiak ist Professorin für Multi-Wellenlängen Astrophysik an der Ruhr-Universität Bochum und arbeitet mit Daten des IceCube Neutrino-Observatoriums, des Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskops und des optischen Survey Teleskops Zwicky Transient Facility. Zuvor forschte sie am Forschungszentrum DESY Zeuthen, der Stanford University und der Humboldt Universität zu Berlin. Während ihrer Doktorarbeit verbrachte sie 4 Wochen am Südpol, um beim Bau des IceCube Detektors mitzuwirken.