Noch keine Gammablitz-Neutrinos bei IceCube

Negativer Ausgang der Neutrinomessungen schränkt mögliche theoretische Modelle zu Gammastrahlenausbrüchen ein

IceCube
IceCube

Arlington (USA) - Gammastrahlenausbrüche oder GRBs (Gamma-ray bursts) in fernen Galaxien äußern sich durch einen elektromagnetischen Blitz mit enorm hoher Energie und einer Dauer von wenigen Sekunden bis hin zu einigen Minuten. Wissenschaftler vermuten, dass bei solchen Energieausbrüchen auch Elektronen und Protonen emittiert werden, wobei die Elektronen wiederum Gammastrahlung aussenden und die Protonen für die auf der Erde beobachtete hochenergetische kosmische Strahlung verantwortlich sind. Die in GRBs entstehenden Neutrinos wollen Wissenschaftler am Südpol im Rahmen des IceCube-Projekts detektieren - doch nach 117 beobachteten GRBs konnten noch keine solchen Neutrinos entdeckt werden. Damit lassen sich bestimmte theoretische Modelle ausschließen, auch die Ursache der kosmischen Strahlung muss überdacht werden.

Vermutete Ursachen von Gammastrahlenausbrüchen sind Supernovae oder verschmelzende Neutronensterne. Die dabei in einigen Sekunden freiwerdende Energie entspricht der Strahlungsleistung, die von der Sonne in zehn Milliarden Jahren abgegeben wird. Nach theoretischen Vorhersagen entstehen dabei ultrahochenergetische Neutrinos. Neutrinos sind neutrale Teilchen, die mit ihrer Umgebung sehr wenig wechselwirken, wodurch sie extrem schwer zu detektieren sind. Der negative Ausgang des Experiments zeigt nun, dass die Forscher sich weitere Alternativen zur Ursache der hochenergetischen kosmischen Strahlung überlegen müssen, führt aber auch zu einer Einschränkung der zahlreichen Theorien zu GRBs. Die Ergebnisse schließen zum Beispiel das Fireball-Modell aus, bei dem in zwei entgegengesetzten Jets eine Art relativistisches Plasma aus Photonen, Protonen und Elektronen entsteht, aus dem sich dann Neutrinos bilden.

IceCube gilt als das größte Neutrinoteleskop der Welt und wurde Ende 2010 fertiggestellt. Es befindet sich bis zu drei Kilometer unter dem arktischen Eis und ist der erste Detektor mit der nötigen Empfindlichkeit zum Nachweis der vorhergesagten Neutrinos aus Gammastrahlenausbrüchen. Die eintreffenden Neutrinos wechselwirken mit den Elementarteilchen im Eis, wodurch Elektronen, Myonen oder Tauonen entstehen, die sich mit empfindlichen Lichtsensoren indirekt nachweisen lassen. Die Forscher haben mit IceCube jeweils eine halbe Stunde nach einem beobachteten GRB-Ereignis gemessen.