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Neutrino-Experiment in Karlsruhe: So viel wiegt ein Geisterteilchen
Science Photo Library/ imago images

Neutrinos jagen fast mit Lichtgeschwindigkeit durchs All - und hinterlassen kaum Spuren. Und doch haben Forscher in Süddeutschland ihre Masse jetzt mit bisher ungekannter Genauigkeit bestimmen können.

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neurobi 18.09.2019, 15:33
1. Hirschhausen

Jeder kennt das, Abends vor dem Fernseher ein Tafel Schokolade (100g) gegesen und am nächsten Morgern ein Kilo zugenommen.
Das hat Hirschhausen ja schon festgetellt.
Jetzt muss man nur noch wissen, wie viele dieser Weltraumteilcheneinen des Nachts treffen und wieviele davon absorbiert wird. Schon lässt sich leicht ermitteln, wieviel die wiegen ...

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curiosus_ 18.09.2019, 15:52
2. Unsinn

Zitat von Christoph Seidler
Weil sie aber extrem massearm und elektrisch nicht geladen sind, kommen sie kaum mit anderer Materie in Kontakt.
Photonen sind, ebenso wie Neutrinos, Elementarteilchen. Und Photonen haben die Masse Null und ebenso die Ladung Null. Folglich laufen wir alle blind durch die Gegend (gut, das erklärt so manches).

Nein, Neutrinos wechselwirken eben nur sehr schwach mit der restlichen Materie. Das hat nichts mit deren Masse oder nicht vorhandenen el. Ladung zu tun.

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sven2016 18.09.2019, 16:06
3. So ganz zutreffend ist die Darstellung nicht.

Die Eingrenzung der höchstens möglichen Masse eines Neutrinos ist schon ok.

Die mindestens erforderliche Masse stammt aber aus einer anderen Annahme. Es könnte auch sein, dass die zugrunde liegende Hypothese nicht stimmt. Dann wäre der Wert obsolet.

Früher hat man in der Regel mit Masse 0 gerechnet und lag für viele Experimente nicht falsch.

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permissiveactionlink 18.09.2019, 16:17
4. Und wie geht das genau ?

Wenn ein Tritiumatom durch Beta-Minus-Zerfall zu einem Helium-3-Atom zerfällt, tritt ein Massendefekt auf, d.h. das Heliumatom hat etwas weniger Masse als das Tritiumatom. Das ist verständlich, schließlich fliegen dabei für gewöhnlich aus dem Mutterkern zwei Teilchen heraus, die beide Masse besitzen und neben zusätzlicher kinetischer Energie auch Ruhemasse besitzen : ein Elektron sowie ein Elektron-Antineutrino. Wenigstens eines dieser beiden Teilchen hat eine kinetische Energie, oder beide. Man kann aber nicht vorhersagen, wie sich die kinetische Energie auf beide Teilchen verteilt. Elektron oder Neutrino können auch die kinetische Energie 0eV besitzen, aber nicht beide. Man kann aber sehr genau die Geschwindigkeit des Elektrons messen. Den Massendefekt kennt man auch sehr genau, er beträgt 1,99593401 * 10^-5 AMU (atomic mass units) oder 3,3...* 10^-32 kg.. Das entspricht (E = m * c^2) der Energie 2,98...* 10^-15 J oder 18,592 keV. Man kann nun messen, wie hoch die Gesamt-Energie der herausfliegenden Elektronen (Ruhmasse + kinetische Energie) maximal werden kann (Die Ruhmasse des Elektrons ist natürlich auch sehr genau bekannt). Sie muss unter 18,592 keV bleiben, da das Elektron-Antineutrino sonst keine Masse besitzen könnte. Die Differenz zwischen der maximalen Energie der beim Zerfall entstehenden Elektronen und der Gesamtzerfallsenergie von 18,592 keV ist dann die Ruhmasse des Elektron-Antineutrinos, welches in diesen speziellen Zerfällen von der kinetischen Energie nichts abbekommt : in den Fällen bewegt sich nur das Elektron mit maximaler Geschwindigkeit aus dem zerfallenden Tritiumkern.

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kkschiemert 18.09.2019, 16:32
5. EInstein

"Masse in Energie umgewandelt werden kann" Das ist eine flapsige Formulierung. Richtiger wäre "Masse und Energie eines Teilchens sind mit c hoch 2 miteinander verbunden."

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kkschiemert 18.09.2019, 16:37
6. Schwarze Materie

Die Ruhemasse des Neutrinos ist sehr wichtig. Man denkt darüber nach, dass die schwarze Materie gar nicht so schwarz ist, sondern (teilweise?) aus Neutrinos besteht.

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Layer_8 18.09.2019, 16:59
7.

Zitat von sven2016
Die Eingrenzung der höchstens möglichen Masse eines Neutrinos ist schon ok. Die mindestens erforderliche Masse stammt aber aus einer anderen Annahme. Es könnte auch sein, dass die zugrunde liegende Hypothese nicht stimmt. Dann wäre der Wert obsolet. Früher hat man in der Regel mit Masse 0 gerechnet und lag für viele Experimente nicht falsch.
Ruhemasse 0 geht nicht, wegen den sog. "Neutrinooszillationen". Diese beobachtete Tatsache (Nobelpreis) bedeutet, dass alle Neutrinos quasi gleichzeitig aus 3 verschiedenen Arten von Neutrinos bestehen, bevor man sie misst. Sowas funktioniert aber nur bei massiven Neutrinos.

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Layer_8 18.09.2019, 17:04
8.

Zitat von kkschiemert
"Masse in Energie umgewandelt werden kann" Das ist eine flapsige Formulierung. Richtiger wäre "Masse und Energie eines Teilchens sind mit c hoch 2 miteinander verbunden."
eher so, dass, genauso wie Raum und Zeit, Energie und Impuls als eine Einheit zu betrachten sind. Daraus folgt dann, dass Masse und Energie dasselbe sind.

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tombadil1 18.09.2019, 17:15
9.

@curiosus_: nein, Photonen sind keine Elementarteilchen.
Ein Photon ist ein „Energiepaket“ in Form einer elektromagnetischen Welle.

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