Allgegenwärtig und unsichtbar, fast masselos und voller Geheimnisse – Frank Close erzählt die faszinierende Geschichte der Neutrinos
„Wo waren Sie am Morgen des 23. Februar 1987 um 8:30 Uhr? Ich saß gerade beim Frühstück, als ein Neutrinoschauer durch meine Cornflakes raste, ohne dass ich das Geringste davon merkte.“Sie sind Meister der Tarnung und Verwandlung – jene „Geisterteilchen“, die uns und die Erde durchdringen, als seien wir Nichts, und über die der Physiker Wolfgang Pauli einst bemerkte: „Heute habe ich etwas Schreckliches getan, etwas, was kein theoretischer Physiker jemals tun sollte. Ich habe etwas vorgeschlagen, was nie experimentell verifiziert werden kann.“ Es brauchte lange Jahre, viel Geduld und großen Einfallsreichtum, um einen indirekten, flüchtigen Blick auf das schwer fassbare Neutrino zu erhaschen und jene Kiste Champagner zu gewinnen, die Pauli auf dessen Entdeckung gewettet hatte. Hier ist die Geschichte, wie jenes außergewöhnlichste aller Teilchen – ladungslos, (fast so) schnell wie das Licht, nur selten mit Materie interagierend – gesucht und gefunden wurde, welche Forscher maßgeblichen Anteil daran hatten und wie uns heute die Neutrinoastronomie tiefe Einblicke in die Herzen ferner Galaxien ermöglicht.
_____
Neutrinos spielen in unserem Universum die Rolle grauer Eminenzen, die kaum in Erscheinung treten. Sie sind so „scheu“, dass es eigentlich erstaunlich ist, dass wir überhaupt von ihrer Existenz wissen. Wie haben sich diese geisterhaften, unsichtbaren Stücke Nichts überhaupt zu erkennen gegeben? Wozu braucht sie die Natur? Wozu sind sie da?
Jene außergewöhnlichen Partikel sind zum einen Überreste des Urknalls, zum anderen werden sie fortwährend in der Sonne und anderen Sternen erzeugt. Durch die Erde strömen sie zu Billionen, fast ungehindert und ohne Unterlass. Wie Frank Close es ausdrückt: „Hätten wir Augen für Neutrinos, wäre die Nacht genauso hell wie der Tag. Die Sonnenneutrinos ‚beleuchten‘ uns tags von oben und nachts – durch die Erde und unsere Betten hindurch – von unten.“ Der Autor schildert in seinem spannenden kleinen Buch nicht nur die ersten theoretischen Hinweise auf die Existenz eines solchen Teilchens, sondern auch den langen Kampf, jene Neutrinos zu „fangen“ und ihre Natur zu verstehen.
An der Geschichte ihrer Entdeckung waren nicht nur eine Vielzahl unterschiedlicher Charaktere beteiligt, sondern auch tonnenweise Spülmittel in Tanks in Minen tief unter der Erde. So winzig Neutrinos auch sein mögen, sie tragen Informationen aus der Tiefe ferner Sterne und Galaxien. Und sie haben einen ganzen Zweig der Astronomie begründet, der es uns nicht zuletzt erlaubt, die frühen Momente des Universums selbst zu erforschen.

"Ich habe ein Teilchen postuliert, das nicht entdeckt werden kann", stellte der Physiker Wolfgang Pauli einst fest. Es brauchte lange Jahre, viel Geduld und großen Einfallsreichtum, um einen indirekten, flüchtigen Blick auf das schwer fassbare Neutrino zu erhaschen und jene Kiste Champagner zu gewinnen, die Pauli auf dessen Entdeckung gewettet hatte. Hier ist die Geschichte, wie dieses außergewöhnlichste aller Teilchen ohne Ladung, fast ohne Masse, nur selten mit Materie interagierend gesucht und gefunden wurde und wie uns die Neutrino-Astronomie nun tiefe Einblicke in die Herzen ferner Galaxien ermöglicht.

Im Jahre 1930 sagte der theoretische Physiker Wolfgang Pauli die Existenz eines winzigen Teilchens voraus, welches bei bestimmten radioaktiven Übergängen abgegeben wird. Es solle keine Ladung besitzen, praktisch ohne Masse sein und nur selten mit Materie interagieren. Aber wie entdeckt man ein Geister -Teilchen?
Jene außergewöhnlichen Partikel sind zum einen Überreste des Urknalls, zum anderen werden sie fortwährend in der Sonne und anderen Sternen erzeugt. Durch die Erde strömen sie zu Billionen, als ob diese aus Nichts bestehen würde. Wie Frank Close es ausdrückt: Wenn wir mit den Augen der Neutrinos sehen könnten, wäre die Nacht genauso hell wie der Tag: Neutrinos scheinen tagsüber von der Sonne herab auf unsere Köpfe und nachts ungetrübt durch unsere Betten hindurch nach oben.
In dieser faszinierenden Erzählung geht es um die ersten theoretischen Hinweise, dass ein solches Teilchen existieren muss, und um den Kampf, die Neutrinos zu fangen und ihre Natur zu verstehen. Frank Close schreibt die Geschichte dieser Teilchen, an der nicht nur eine Vielzahl unterschiedlicher Charaktere beteiligt sind, sondern auch tonnenweise Spülmittel in Tanks in Minen tief unter der Erde. So winzig Neutrinos auch sein mögen, sie tragen Informationen aus der Tiefe ferner Sterne und Galaxien. Und sie haben einen ganzen Zweig der Astronomie begründet, der es uns erlaubt, die frühen Momente des Universums selbst zu erforschen.

Der Erzählkunst des Autors ist es zu verdanken, dass dieses hochkomplexe und im Grunde unanschauliche Thema kompetent und stellenweise doch recht amüsant dargestellt wird. Es kann problemlos ohne Physikgrundkenntnisse verstanden werden und kommt gänzlich ohne Formeln aus. So wünscht man sich Wissenschaftskommunikation in Buchform im Jahr 2012! Sternzeit, Nr. 4 2012 Es ist ungefähr das kleinste Teilchen, das wir kennen, es saust jede Sekunde milliardenfach mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch uns hindurch. Bei der Erforschung der Radioaktivität funktionierte das bis dahin entwickelte Modell des Atombaus nicht mehr, ein neues Teilchen musste her. Daraufhin unterbreitete der berühmte Physiker Pauli einen unerhörten Vorschlag, der "nie experimentell verifiziert werden kann". Der Nachweis gelang ca. 26 Jahre später dennoch, und Pauli verlor durch eine Wette eine Kiste Champagner. Wie es dazu kam, welche Rolle dieses geisterhafte Teilchen, das extrem selten mit anderer Materie interagiert und dessen Nachweis viel Aufwand und Geduld erfordert, beim Aufbau der Materie wie auch bei der Erforschung des Kosmos spielt, schildert Close sehr anschaulich für einen breiten Leserkreis, lässt diesen quasi über die Schultern der beteiligten Forscher blicken. Das kleine Buch über ein kleines Teilchen sei gerne empfohlen. ekz.bibliotheksservice, 09.07.2012

Frank Close ist Professor für Physik an der Oxford University und Fellow des Exeter College. Der ehemalige Vizepräsident der British Association for the Advancement of Science war zuvor Leiter der Abteilung für Theoretische Physik am Rutherford Appleton Laboratory und Head of Communications and Public Education am CERN. Er hat etliche populärwissenschaftliche Bücher geschrieben, darunter die ebenfalls bei Springer Spektrum erschienenen Bände Antimaterie und Das Nichts verstehen sowie den Bestseller Lucifer's Legacy. Für seine "außergewöhnlichen Beiträge zur Popularisierung der Physik" ist er mit der Kelvin-Medaille des Institute of Physics in London ausgezeichnet worden. Im Jahre 2006 gewann er den British Science Writing Award für seinen Nachruf auf Ray Davis, der ihn zu dem Buch Neutrino inspirierte. Close ist mit dem Order of the British Empire (OBE) ausgezeichnet worden.

Frank Close: Frank Close, bedeutender Physiker der Gegenwart, leitet die Abteilung für Theoretische Physik am Rutherford Appleton Laboratory (GB). Zudem forscht er am Europäischen Zentrum für Elementarteilchenphysik CERN (CH) und gestaltet populärwissenschaftliche Fernsehsendungen der BBC. Für seine großen Erfolge in der laienverständlichen Vermittlung physikalischer Themen erhielt er die Kelvin-Medaille für Kommunikation in der Physik.

Michael Basler: Michael Basler hat in Physikalischer Chemie bzw. Physik promoviert und ist seit etlichen Jahren als Fachübersetzer tätig.