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GERDA und LEGEND: die Natur des Neutrinos

Sind Neutrinos tatsächlich ihre eigenen Antiteilchen? Warum sind sie so leicht und welche Masse haben sie? Mit dem GERDA- und dem künftigen LEGEND-Experiment wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehr über die Eigenschaften von Neutrinos herausfinden.

Neutrinos zählen zu den häufigsten Teilchen im Universum. Sie entstehen zum Beispiel bei der Kernfusion im Inneren von Sternen, auch in der Sonne, und bei der Kernspaltung in Kraftwerken. Da sie nur über die schwache Kraft wechselwirken, sind sie jedoch äußerst schwer nachzuweisen.

Nach heutigen Erkenntnissen gibt es zu jedem bekannten Teilchen ein Antiteilchen mit entgegengesetzter elektrischer Ladung: Anti-Quarks, bzw. Anti-Leptonen (Positron, Anti-Myon und Anti-Tau). Da das Neutrino elektrisch neutral ist, könnte es hier aus der Reihe tanzen und sein eigenes Antiteilchen sein. Wenn sich diese Vermutung im Experiment bestätigen lässt, ergeben sich neue Ansatzpunkte, um die Physik des Universums besser zu verstehen.

Wie können Wissenschaftler herausfinden, ob das Neutrino identisch mit seinem Antiteilchen ist? Die Lösung liegt in einem sehr seltenen radioaktiven Zerfall, der sich zumindest theoretisch in Germanium – einem Halbmetall – ereignen könnte.

Mit GERDA und in Zukunft LEGEND verfolgen Physiker das Ziel, diesen so genannten neutrinolosen doppelten Betazerfall nachzuweisen. Beide Experimente nutzen Detektoren aus Germanium 76. Dieses besondere Element ist zumindest theoretisch in der Lage, radioaktiven Doppelbetazerfall zu produzieren – und damit die vermutete „Doppelnatur“ des Neutrinos zu belegen.