Neue NOvA-Ergebnisse verstärken Rätsel um Neutrinos

BerlinDie internationale NOvA-Gruppe präsentierte neue Erkenntnisse auf der Neutrino 2024 Konferenz in Mailand, Italien, am 17. Juni. Sie haben doppelt so viele Neutrino-Daten gesammelt wie vor vier Jahren. Diese Daten beinhalten eine neue Reihe von niedrigenergetischen Elektron-Neutrinos. Die jüngsten Ergebnisse stimmen mit früheren Resultaten überein, sind jedoch nun präziser.

Hier sind die wichtigsten Punkte:

• Die Daten sprechen stärker für die "normale" Anordnung der Neutrinomassen.
• Die neuesten Daten liefern eine sehr präzise Messung der größeren Aufspaltung zwischen den quadrierten Neutrinomassen.
• Die normale Anordnung wird mit einer Wahrscheinlichkeit von fast 7:1 gegenüber der invertierten Anordnung bevorzugt.

NOvA ist ein Projekt, das vom Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois verwaltet wird, welches zum US-Energieministerium gehört. Fermilab schickt einen Neutrino-Strahl über eine Distanz von 800 Kilometern zu einem Detektor in Ash River, Minnesota. Wissenschaftler untersuchen, wie Neutrinos und Antineutrinos ihren Typ während dieser Reise verändern. Dieser Vorgang wird als Neutrino-Oszillation bezeichnet.

NOvA zielt darauf ab, die Verteilung der Neutrinomassen zu verstehen. Wissenschaftler wissen, dass es drei Arten von Neutrinos gibt, die jeweils eine unterschiedliche Masse haben, aber sie kennen weder die genaue Masse noch, welches das schwerste ist. Es gibt zwei mögliche Anordnungen: die normale und die invertierte Reihenfolge. Bei der normalen Reihenfolge sind zwei Neutrinos leicht und eines schwerer. Bei der invertierten Reihenfolge ist ein Neutrino leicht und zwei sind schwerer.

Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen Unsicherheiten bei den Eigenschaften der Neutrino-Oszillationen. Wissenschaftler benötigen weitere Informationen, um zu verstehen, wie die Massenordnung und die Ladungs-Parität (CP) Verletzung diese Oszillationen beeinflussen. Die Daten deuten darauf hin, dass beide Massenordnungen möglich sind, jedoch mit unterschiedlichen Ausmaßen der CP-Verletzung verbunden sind.

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Hier sind einige Beobachtungen:

• Die Zusammenarbeit stellte eine moderate Menge von Schwingungen fest, die sowohl zu den Szenarien der Massenordnung mit unterschiedlichen Verletzungen der CP-Symmetrie passen.
• Sie schlossen bestimmte Kombinationen der beiden Eigenschaften aus.
• Um alles über Neutrinooszillation zu verstehen, benötigen sie mehr als eine Messung.

Das NOvA-Experiment, das 2014 startete, wird bis Anfang 2027 laufen. Das Team beabsichtigt, die Menge der Antineutrino-Daten zu verdoppeln und ihre Analysemethoden zu optimieren. Diese Bemühungen sollen zukünftigen Experimenten zugutekommen, die darauf abzielen, Neutrinos besser zu verstehen.

Erika Catano-Mur, Forscherin an der William & Mary Universität, sagte, dass die Kombination von Daten aus verschiedenen Reaktorexperimenten unser Verständnis der Massensortierung verbessert. Jeremy Wolcott, ein Wissenschaftler an der Tufts University, erklärte, dass mehrere Experimente notwendig sind, um ein klares Bild zu erhalten. Zoya Vallari, eine Forscherin am CalTech, fügte hinzu, dass laufende Experimente weiterhin wichtige Daten sammeln und uns neue Einblicke in die Physik geben.

Die NOvA-Gruppe besteht aus über 200 Wissenschaftlern, die aus 50 verschiedenen Institutionen in acht Ländern stammen. Mit mehr Daten und verbesserten Analysemethoden wollen sie ein tieferes Verständnis der Neutrinos erlangen.