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Welt der Wissenschaft: ASTROPHYSIK: Astrophysik mit Neutrinos

Nachdem mit der Entdeckung der Neutrino-Oszillationen das Rätsel der fehlenden solaren Neutrinos geklärt wurde, dienen die Neutrino-Experimente nun der Erforschung der Sonne. Die spektrale Auflösung moderner Detektoren ermöglicht immer detailliertere Rückschlüsse auf die im Sonneninneren herrschenden Bedingungen.
Die Detektorkugel
Im ersten Teil dieses Beitrags haben wir das für lange Zeit ungelöste Rätsel der solaren Neutrinos dargestellt und gezeigt, wie alle experimentellen Ergebnisse eine astrophysikalische, also eine auf die Fusionsprozesse im Innersten der Sonne bezogene Lösung ausschließen (siehe SuW 2/2010, S. 30). Demnach ist des Neutrinorätsels Lösung in den intrinsischen Eigenschaften der Neutrinos selbst zu suchen, und mit diesen wollen wir uns nun befassen. Wir kennen in der Natur drei verschiedene Arten von Neutrinos: das Elektron-Neutrino, das Myon-Neutrino und das Tauon-Neutrino. Sie sind jeweils mit den entsprechenden geladenen Leptonen Elektron (e–), Myon (μ–) und Tauon (t–) assoziiert. Die Kernreaktionen in der Sonne produzieren nur Elektron-Neutrinos, und die bisher durchgeführten radiochemischen Experimente sind ausschließlich für Neutrinos dieser Art empfindlich. Denn ein Myon- oder Tauon-Neutrino kann die im ersten Teil dieses Artikels beschriebenen Nachweisreaktionen an Chlor- oder Gallium-Kernen nicht auslösen, weil ihre Energie nicht ausreicht, um die wesentlich massereicheren Leptonen μ– und t– zu produzieren. Wenn sich nun ein Teil der in der Sonne erzeugten Elektron-Neutrinos auf dem Weg zur Erde in Neutrinos einer anderen Art umwandelt, dann ergibt sich radiochemisch gemessen eine kleinere Rate als jene, die ohne diesen Effekt zu erwarten wäre. Damit ließe sich also der radiochemische Befund erklären.

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Sterne und Weltraum – Explosion in Andromeda – Die Supernova von 1885

Die Supernova S Andromedae, die sich außerhalb unserer Galaxis in einer Entfernung von rund 2,5 Millionen Lichtjahren in der Andromedagalaxie ereignete, wurde von dem Astronomen Ernst Hartwig schon im Jahr 1885 entdeckt. Er schrieb damit Astronomiegeschichte. Heute setzen Instrumente wie das neue 4MOST Maßstäbe für die Forschung. Es kann mehr als 2000 Objekte am Himmel gleichzeitig ins Visier nehmen – Sternbeobachtung von den Anfängen bis ins digitale Zeitalter. Darüber hinaus: Schwarze Löcher, die nach dem Verschlingen eines Sterns nach einiger Zeit im Radiobereich wieder aufleuchten, die Geburt eines weißen Zwerges durch eine Sternkollision sowie unser Praxistipp zur Beobachtung des Südhimmels mit Remote-Teleskopen von zu Hause aus.

Sterne und Weltraum – Die Sonne – Expedition in eine heiße Hölle

Unsere seit rund fünf Milliarden Jahren aktive Sonne gibt immer noch Rätsel auf. Mit Hilfe von Raumsonden, die sich ihr mehr als jemals zuvor nähern, sollen sie gelüftet werden – wir informieren Sie über diese Expedition und berichten darüber hinaus über die ESA-Mission Hera zur Erforschung der Doppelasteroiden Didymos und Dimorphos. Im Jahr 2022 gelang es der NASA-Mission DART, die Umlaufbahn des kleineren Dimorphos durch den Aufschlag der Sonde zu verändern. Weiter berichten wir über Funde des Instrumentes DESI, die darauf hindeuten, dass sich die Dunkle Energie wieder abschwächen könnte, und stellen Ihnen die Teleskope auf der Kanareninsel La Palma vor, die auf ihren Vulkanbergen optimale Voraussetzungen und Beobachtungsorte, auch für Amateurastronomen, bietet.

Spektrum Kompakt – Die Sonne - Unser aktives Tagesgestirn

Ein Sonnenstrahl kann uns wärmen und ein Lächeln ins Gesicht zaubern. Allerdings ist die Sonne nicht so friedlich, wie wir sie interpretieren. Auf ihrer Oberfläche toben Sonnenstürme, die Korona ist zwei Millionen Grad heiß und mit koronalen Massenauswürfen beeinflusst sie das Magnetfeld der Erde.

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