AG-Bericht 2026 Neutrinophysik

In der Neutrino AG haben wir anfänglich viel über die verschiedenen unterliegenden Kraftfelder und Teilchen gelernt. Aufbauend darauf haben wir Feynman Diagramme gezeichnet und überlegt, warum diese funktionieren oder nicht. Danach haben wir uns mit ß-Zerfall beschäftig, bei dem die ersten Neutrinos entdeckt wurden.Dabei haben wir nachvollzogen, wie die Wissenschaftler die Neutrinos enteckt haben. Es gab eine erwartete Energie, die ein Elektron haben müsste und eine gemessene Energie.

Dabei waren die gemessenen Energien spürbar anders als erwartet. Daraus konnte man schließen, dass es ein weiteres Teilchen (Neutrino) geben muss. Nun haben wir die Energie des Elektrons ausgerechnet, die es tatsächlich hat. Dazu hatten wir uns dann das Savannah River Nuclear Power Plant Experiment angeschaut, welches tatsächlich Neutrinos nachweisen konnte. Diese Neutrinos stammten aus dem ß-Zerfall eines Uran-235 Atoms und bestätigte die Theorie welche sie vorhersagte. Neutrinos entstehen größtenteils um den Flavour, also die Teilcheninformationen, zu erhalten. In diesem Kontext haben wir die Barn als Einheit eingeführt, um die Interaktionswahrscheinlichkeit für einen Neutrino zu berechnen. Die nächste Quelle von Neutrinos welche wir betrachtet haben sind die Sonnenneutrinos, dies sind Neutrinos welche durch Fusion innerhalb der Sonne entstehen, auf die Erde treffen und dort detektiert werden. Diese Detektion geschieht auf 3 verschiedenen Wegen, 4 verschiedenen FeynmanDiagrammen und sehr viel Verwirrung. Diese Verwirrung entsteht dadurch das wir erwarten würdendas wir nur eine Art von Neutrinos messen würden, nämlich die Elektronenneutrinos. Daraus haben wir vorerst geschlossen, dass diese Neutrino Eigenschaft nicht über größer Zeitskalen erhalten bleibt. Um dies näher zu untersuchen haben wir die Braket-Notation sowie die imaginären Zahlen eingeführt, um die Neutrinos mathematisch und physikalisch zu beschreiben. Die Übergangswahrscheinlichkeiten haben wir unter Betrachtung eines Systems, welches nur aus 2 Neutrinos und 2 Massenzuständen bestand, eingeführt und somit die Übergangswahrscheinlichkeit eines Neutrinos innerhalb dieses Systems bestimmt. Bei 3 Neutrinos, wie in der Realität, ist das ganze deutlich komplizierter. Dies ist begründet damit, dass nicht nur unterschiedliche Übergangswahrscheinlichkeiten, sondern auch die sogenannte CP-brechende Phase dazu kam. Um dennoch Rechnungen in diesem System zu ermöglichen haben wir die PMNS Matrix eingeführt, aber nicht hergeleitet oder bewiesen. Jedoch reichte dies alles nicht aus, um die hohe Anzahl an Myon- und Tauneutrinos zu erklären.

Um diese zu erklären haben wir den MSW-Effekt betrachtet und somit den Grund der Elektronenneutrinodiskrepanz durch die hohe Elektronen-/ Energiekonzentration innerhalb der Sonne erklärt. Zuallerletzt haben wir uns in Gruppen aufgeteilt und verschiedene Detektoren welche für Neutrinios genutzt werden/ wurden betrachtet. Darunter KATRIN welche die Neutrinomasse bestimmen will, Xenon 1T/nT welches nach WIMPS sucht und den doppelten Elektroneneinfang von einem Xenon Isotop zuerst gemessen hat und Super-/Hyperkamokande welches genutzt wird um kosmische Neutrinos zu messen und somit auf Supernovas hinzuweisen.