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Forschung zu Geisterteilchen: Nobelpreis für Physik geht an Entdecker der Neutrinomasse

Die Teilchenforscher Takaaki Kajita aus Japan und Arthur McDonald aus Kanada bekommen den Nobelpreis für Physik 2015. Sie werden für ihre Entdeckung ausgezeichnet, dass Neutrinos eine Masse besitzen.

Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an den Japaner Takaaki Kajita (56) und den Kanadier Arthur McDonald (72) für den Nachweis, dass Neutrinos eine Masse besitzen. Das teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm mit.

"Für über ein halbes Jahrhundert haben wir gedacht, dass Neutrinos keine Masse haben", sagte Nobeljurorin Olga Botner.

Neutrinos sind extrem kleine und leichte Teilchen. Sie entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre prallt. Neutrinos dieser Art untersuchte Takaaki Kajita. Neutrinos entstehen aber auch in der Sonne - die untersuchte Arthur McDonald.

Neutrinos sind nur schwer zu messen, weshalb sie auch Geisterteilchen genannt werden. Sie sind neben Photonen, den Lichtteilchen, die häufigsten Teilchen im Universum. Milliarden von ihnen strömen in jeder Sekunde durch den menschlichen Körper, ohne dass sie mit unserem Körper reagieren.

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Physik-Nobelpreis: Wandelbare Leichtgewichte
"Irgendwie unglaublich"

Von den Neutrinos gibt es drei Arten, sogenannte Generationen. Die nun ausgezeichneten Forscher konnten zeigen, dass ein Neutrino sich selbstständig von einer Art in eine andere wandeln kann. Sie wechseln also regelmäßig ihre Identität. Dieses Phänomen nennen Physiker Neutrino-Oszillation.

Das Phänomen ist nur möglich, sofern die Neutrinos eine Masse haben. Durch den Nachweis der Oszillation der Geisterteilchen konnten die Forscher die Annahme korrigieren, dass Neutrinos keine Masse haben.

"Der diesjährige Preis handelt von Zustandsveränderungen von einigen der am reichlichsten vorhandenen Bewohner des Universums", sagte Göran Hansson, Generalsekretär der Akademie.

"Irgendwie unglaublich", lautete Takaaki Kajitas erster Kommentar, den das Nobelkomitee twitterte. Kajita untersuchte die Neutrinos am Detektor Super-Kamiokande, einem riesigen Tank in Japan voller hochreinem Wasser. Dort konnte er zeigen, dass Neutrinos aus der Atmosphäre ihre Identität ändern können.

Der Nachweis

Mit dem Super-Kamiokande können die Forscher die Art des Neutrinos bestimmen und die Richtung, aus der es stammt. Sie entdeckten Neutrinos, die aus der Atmosphäre über Japan stammten, und solche, die auf der anderen Seite der Erde entstanden und dann durch den Erdkern flogen.

Stammten Neutrinos von der anderen Seite der Erde, waren weniger sogenannte Myonneutrinos unter ihnen. Offenbar hatte das Myonneutrino bei seinem längeren Weg bis zum Detektor mehr Zeit, seine Identität zu wechseln. 1998 veröffentlichte Kajita seine Entdeckung.

McDonald konnte 2001 zeigen, dass genauso viele Neutrinos von der Sonne auf der Erde ankommen als erwartet, aber darunter waren weniger Neutrinos der ersten Generation als angenommen. Auf ihrem langen Flug von der Sonne zur Erde hatten einige ihre Identität gewechselt.

Im Standardmodell, das die bislang beste Zusammenfassung unseres Wissens über die Bausteine der Natur darstellt, haben Neutrinos keine Masse. Die Entdeckungen der beiden Forscher zeigen, dass unsere bisherige Vorstellung von der Natur noch unvollständig ist.

"Gewaltige Erfahrung"

Arthur McDonald hat auf die Nachricht vom Nobelpreis bescheiden reagiert. "Wir sind sehr zufrieden, dass wir zum Wissen der Welt haben beitragen können", sagte der am Telefon zugeschaltete Kanadier während der Verkündungszeremonie in Stockholm über die Arbeit seines Forschungsteams.

Der frühmorgendliche Anruf der schwedischen Nobeljury sei eine "gewaltige Erfahrung" gewesen. Wofür er das Preisgeld ausgeben werde, wisse er noch nicht, sagte McDonald. "Ich hatte noch keine Zeit, mir darüber Gedanken zu machen." Auf den Besuch in Schweden zur Preisverleihung im Dezember freue er sich: "Stockholm ist eine meiner Lieblingsstädte."

Schon vorher wurden mehrmals Forscher dafür ausgezeichnet, dass sie die bislang noch wenig bekannten Teilchen untersucht hatten. 1988 erhielten Leon Max Lederman, Melvin Schwartz und Jack Steinberger den Preis, weil sie die zweite Generation der Neutrinos, die Myonneutrinos entdeckt hatten.

Kurios erschien dann der Nobelpreis sieben Jahre später: Erst dann erhielt Frederick Reins den Preis, obwohl er als Erster überhaupt ein Neutrino entdeckt hatte. 2002 erhielten Raymond Davis junior und Masatoshi Koshiba den Preis für den Nachweis von Neutrinos, die aus dem Kosmos stammten.

Lange Wartezeit

Die höchste Auszeichnung für Physiker ist mit umgerechnet etwa 850.000 Euro (8 Millionen Schwedischen Kronen) dotiert. Die feierliche Überreichung der Nobelpreise findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel.

Wissenschaftler müssen meist lange warten, bis ihre Entdeckung mit einem Nobelpreis ausgezeichnet wird, oft weitaus länger als die beiden am Dienstag ausgezeichneten. Eine Studie der finnischen Aalto-Universität hatte ergeben, dass zwischen wissenschaftlichem Durchbruch und Preisverleihung immer mehr Jahre vergehen.

Schon jetzt gibt es sogar Beispiele, in denen es mehr als 50 Jahre gedauert hat: Der Russe Witali Ginsburg (1916-2009) bekam den Preis 2003 für "bahnbrechende Arbeiten in der Theorie über Supraleiter und Supraflüssigkeiten", die er maßgeblich 1950 geleistet hatte.

Die folgende Grafik zeigt die Entwicklung der Wartezeiten vom ersten Nobelpreis bis zum Jahr 2014. Wenn Sie auf einen Punkt klicken, erfahren Sie mehr über den jeweiligen Preisträger und die ausgezeichneten Forschungsarbeiten.

boj/mls/dpa

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insgesamt 148 Beiträge
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    Seite 1    
1. Neutrinooszillationen
Layer_8 06.10.2015
Jetzt fehlen halt noch die Absolutwerte der einzelnen Massen. Immerhin passt diese Entdeckung, im Gegensatz zum letztjährigen Higgs Boson, nicht zum Standardmodell der Physik. Herzlichen Glückwunsch
2.
ffmfrankfurt 06.10.2015
Ich dachte, das sei Sheldon Cooper?
3. Sheldon Cooper.
Ontologix II 06.10.2015
Zitat von ffmfrankfurtIch dachte, das sei Sheldon Cooper?
Nöö. Das war doch Rupert Sheldrake.
4. Ich warte erst einmal den Wahrheitsbeweis ab
Tauem 06.10.2015
Ich halte es für wahrscheinlicher, dass auch bei den verschiedenen Arten der Neutrinos es sich um Spannungszustände handelt und nicht um Masse. Für mich ist das nur eine weitere theoretische Spekulation. Warum? Weil sonst Einstein Unrecht hätte und dessen Weltmodell zusammenbrechen müsste.
5. Wirklich
TscheffichheißeTscheff 06.10.2015
absolut faszinierend!
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Physik-Nobelpreisträger seit 1999
2015
2014
Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura aus Japan für die Entwicklung von Leuchtdioden, die blaues Licht emittieren. Sie bilden die Grundlage für weiße LEDs.
2013
François Englert (Belgien) und Peter Higgs (Großbritannien) für die Entwicklung des Mechanismus, der zum Verständnis des Ursprungs der Masse subatomarer Teilchen beiträgt. Dieser wurde durch die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 am Kernforschungszentrum Cern bestätigt.
2012
David Wineland (USA) und Serge Haroche (Frankreich) für ihre Arbeit zur Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Ihnen war es gelungen, einzelne Quantenpartikel zu messen und zu kontrollieren, ohne sie zu zerstören, was den Weg zu revolutionären Quantencomputern ebnen könnte.
2011
Die Amerikaner Saul Perlmutter und Adam Riess sowie der US-Australier Brian Schmidt für ihre Forschungen zur Ausdehnung des Universums durch die Beobachtung ferner Sternenexplosionen, sogenannter Supernovae.
2010
Andre Geim und Konstantin Novoselov erhalten die Auszeichnung für die fundamentale Entdeckung der zweidimensionalen Kohlenstoffstruktur Graphen.
2009
Charles Kuen Kao für seine Arbeit auf dem Gebiet der schnellen Datenübertragung durch Glasfasern. Willard Boyle und George Smith teilen sich die zweite Hälfte des Preises für die Erfindung des lichtempfindlichen CCD-Chips, der heute in den meisten Digitalkameras eingebaut ist.
2008
Yoichiro Nambu (USA), Makoto Kobayashi (Japan) und Toshihide Maskawa (Japan) für die Entdeckung und Erklärung sogenannter Symmetriebrechungen in der Teilchenphysik, die das Verständnis der Natur entscheidend verbessert haben.
2007
Peter Grünberg (Deutschland) und Albert Fert (Frankreich) für die Entdeckung des "Riesenmagnetowiderstands" , durch den sich die Speicherkapazität von Computer-Festplatten drastisch erhöhen ließ.
2006
John C. Mather und George F. Smoot (beide USA) für die Entdeckung der Saat der Galaxien in der kosmischen Hintergrundstrahlung, dem "Echo des Urknalls".
2005
Roy J. Glauber (USA) für Grundlagen der Quantenoptik sowie John L. Hall (USA) und Theodor W. Hänsch (Deutschland) für die Entwicklung einer laserbasierten Präzisionsmesstechnik für Lichtfrequenzen.
2004
David J. Gross , H. David Politzer und Frank Wilczek (alle USA) für Erkenntnisse zur Kraft zwischen den kleinsten Materieteilchen im Atomkern, den Quarks.
2003
Alexej Abrikosow (USA und Russland), Vitali Ginsburg (Russland) und Anthony Leggett (USA und Großbritannien) für bahnbrechende Arbeiten zu Supraleitern und Supraflüssigkeiten.
2002
Raymond Davis (USA), Masatoshi Koshiba (Japan) und Riccardo Giacconi (USA) für die Entdeckung kosmischer Röntgenstrahlen und Neutrinos.
2001
Wolfgang Ketterle (Deutschland), Eric A. Cornell (USA) und Carl E. Wieman (USA) für die Erschaffung des Bose-Einstein- Kondensats, der fünften Erscheinungsform der Materie neben fest, flüssig, gasförmig und dem Plasma.
2000
Herbert Kroemer (Deutschland), Zhores Alferow (Russland) und Jack Kilby (USA) für die Herstellung integrierter Schaltkreise und des Halbleiter-Lasers.
1999
Gerardus 't Hooft und Martinus J.G. Veltman (beide Niederlande) für ihre Beiträge zur Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung.


Ehrung mit Weltrang - die Nobelpreise
Der Stifter
Mit der Stiftung der Nobelpreise wollte der schwedische Forscher und Großindustrielle Alfred Nobel (1833-1896) einen Konflikt lösen, der sein Leben bestimmte: Der Dynamit-Erfinder konnte nicht verwinden, dass seine Entdeckung für den Krieg genutzt wurde. Als "Wiedergutmachung" vermachte er sein Vermögen einer Stiftung, aus deren Zinsen Preise für jene finanziert werden sollten, die "im verflossenen Jahr der Menschheit den größten Nutzen geleistet haben". Nobel selbst hatte mehr als 350 Patente angemeldet.
Die Auszeichnungen
Die Preise werden seit 1901 vergeben. Die Dotierung stieg von anfangs 150.800 Kronen auf zehn Millionen Kronen (eine Million Euro), wurde 2012 aber wegen der Wirtschaftskrise wieder auf acht Millionen Kronen gesenkt. Bis zu drei Menschen können sich einen wissenschaftlichen Preis teilen. Der Friedensnobelpreis wird auch an Organisationen verliehen. Höhepunkt ist stets die feierliche Verleihung der Auszeichnungen am 10. Dezember, dem Todestag von Nobel.
Die Kategorien
Die Preisträger für Physik und Chemie werden immer von der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften, die der Medizin vom Karolinska-Institut in Stockholm und die Literaturpreisträger von der Königlich-Schwedischen Akademie der Künste ausgewählt. Die Friedenspreisträger bestimmt ein Ausschuss des norwegischen Parlaments in Oslo.
Die Alternativen
Neben den eigentlichen Nobelpreisen wird seit 1969 eine Ehrung für Wirtschaftswissenschaften in Gedenken an Alfred Nobel verliehen. Sie wurde 1968 von der Schwedischen Reichsbank gestiftet. Seit 1980 vergibt die "Stiftung zur Auszeichnung richtiger Lebensführung" (Right Livelihood Award Foundation) die Right Livelihood Awards, die oft als alternative Nobelpreise bezeichnet werden.
Ehrung für LED-Erfinder


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