KUNO und AMANDA oder Das Drehverhältnis am Südpol

Das Projekt AMANDA

 
AMANDA (Antarctic Myon and Neutrino Detector Array) soll mit Lichtsensoren Neutrinos nachweisen, die Zeugnis von Vorgängen im Universum geben, die sich weder mit optischen Fernrohren noch mit Radio- oder Röntgenteleskopen beobachten lassen.

Neutrinos sind elektrisch neutral geladene Teilchen mit äußerst geringer Reaktionsfreudigkeit, die unseren Erdball einfach durchqueren. Im Energiebereich von 1000 GigaVolt kollidiert jedes hundertste Neutrino mit einem Atomkern. Dabei entsteht eine Art schweres Elektron "Myon" genannt, das dann einen schwachen Lichtkegel abstrahlt. Ziel ist es, mit Hilfe von Lichtsensoren den Lichtblitz einzufangen, der ähnlich der Bugwelle eines Bootes entsteht, wenn so ein Myon seine Bahn durch Wasser oder Eis zieht. Das schwache bläuliche Leuchten wird nach seinem Entdecker "Cherenkov-Leuchten" genannt.

Direkt am geographischen Südpol nahe der Amundsen-Scott-Station werden die Lichtsensoren des AMANDA-Neutrino-Teleskops ins Eis gesenkt. Die notwendigen Löcher werden unter hohem Druck mit heißem Wasser ins Eis geschmolzen. Die Sensoren werden dann an Trossen in eine Tiefe von 1520-2000 m herab gelassen. In dieser Tiefe ist das Eis lichtdurchlässiger als Wasser und es gibt keine störenden Lichtquellen. Mit Amanda ist es möglich, durch die Erde hindurch den Nordhimmel zu beobachten.

Was ist ein Neutrino?
Neutrinos sind elektrisch neutrale Elementarteilchen geringer Masse, vergleichbar den Photonen. Sie entstehen bei den Fusionsprozessen auf der Sonne. Ihre bemerkenswerteste Eigenschaft ist, nur extrem selten mit ihrer Umgebung zu reagieren. Daher können sie fast ungehindert aus kompakten kosmischen Objekten entweichen. Man schätzt, dass auf der Erde eine Fläche von der Größe eines Daumennagels in jeder Sekunde von etwa 65 Milliarden Neutrinos durchdrungen wird. Man bräuchte eine Bleiwand von ungefähr 1000 Lichtjahren (rund 10.000.000.000.000.000 Kilometer) Mächtigkeit, um ein solches Neutrino erfolgreich zu stoppen.

Weder kosmischer Staub noch die allgegenwärtige Radiostrahlung kann sie aufhalten, geschweige denn ein menschlicher Körper. Wegen ihrer geringen Wechselwirkung sind sie für den Menschen völlig harmlos. Daher sind sie alternative Informationsträger zu den elektromagnetischen Wellen (Licht, Radiowellen, Röntgenstrahlung etc.).

Um störende Myonen ("schwere" Elektronen, die entstehen, wenn ein Neutrino mit einem Atomkern kollidiert) und andere Teilchen aus der Reaktion kosmischer Strahlung mit der Erdatmosphäre auszusortieren, entwickelten Wissenschaftler einen raffinierten Filter: Sie untersuchen nur Myonen, die von unten kommen. Kein Teilchen, außer einem Neutrino, vermag die Erde zu durchdringen. Wenn also ein Myon von unten in den Detektor eindringt, muss es mit nahezu absoluter Sicherheit von einem Neutrino erzeugt worden sein.