Neutrino-Detektor in China liefert erste präzise Daten

Tief unter der Erde in der chinesischen Provinz Jiangmen verbirgt sich ein Bauwerk, das die Physik revolutionieren könnte. Das Jiangmen Underground Neutrino Observatory, kurz JUNO, besteht aus einer 35 Meter durchmessenden Plexiglaskugel, gefüllt mit einem flüssigen Material, das bei Berührung mit Neutrinos winzige Lichtblitze aussendet. 650 Meter Gestein schirmen störende Signale anderer Teilchen ab – denn Neutrinos, die rätselhaftesten Teilchen des Universums, interagieren kaum mit Materie und galten lange als masselos.

Erst in den letzten Jahrzehnten entdeckten Forscher, dass Neutrinos doch eine winzige Masse besitzen. Diese Eigenschaft ermöglicht ein Phänomen namens Neutrino-Oszillation: Die drei bekannten Arten – Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos – können sich ineinander umwandeln. JUNO wurde gebaut, um diese Umwandlungen präzise zu vermessen. Das Experiment fängt vor allem Neutrinos aus zwei nahe gelegenen Atomreaktoren ein und wurde bewusst im gleichen Abstand zu beiden positioniert, damit sich die Oszillationen überlagern und das Energiespektrum genau ausgewertet werden kann.

Nach zehnjähriger Bauzeit nahm JUNO im August 2025 den Betrieb auf. Die ersten Daten aus nur 59 Messtagen übertreffen bereits alle Erwartungen: Bei zwei Parametern der Neutrino-Oszillation gelang eine genauere Messung als mit jedem anderen Experiment zuvor. Das ist ein entscheidender Schritt zur Beantwortung einer der größten offenen Fragen der Teilchenphysik: Welches Neutrino ist das schwerste? Bislang ist nur bekannt, dass sich die Massen unterscheiden, aber nicht, ob die Reihenfolge der bekannten Teilchengenerationen – Elektronen leichter als Myonen, Myonen leichter als Tauonen – auch für die zugehörigen Neutrinos gilt oder ob sie umgekehrt ist.

Die Bestimmung dieser sogenannten Neutrino-Massenhierarchie hat weitreichende Bedeutung. Neutrinos entstanden in enormer Zahl im frühen Kosmos und werden noch heute bei Sternexplosionen freigesetzt. Ihr Verhalten könnte Aufschluss über die Entwicklung des Universums geben. Die JUNO-Ergebnisse lassen darauf hoffen, dass sich in Kombination mit anderen weltweiten Experimenten in den kommenden Jahren zentrale Fragen zu diesen geheimnisvollen Teilchen endlich beantworten lassen.