Schweinskram wie NEUTRINOS kommt mir nicht ins Haus

Liebe Webstories Community,

kennt Ihr Neutrinos?

Nein?

Kein Problem.

Ich bis vor Kurzem auch nicht.

Ich habe diese Frage deswegen einmal einem hochbegabten Bekannten gestellt. Entrüstete Antwort desselben:

"Neutrinos? Kenn` ich! Na klar! So ein Schmutz kommt mir nicht ins Haus!"

Jedem der derselben Meinung ist, sei hier gesagt, dass sich das milliardenfache Eindringen der Neutrinos in unsere Privatsphäre leider nicht verhindern lässt. Es nützt auch nichts, wenn Ihr Euch mit Eurer Familie in der U-Bahn oder im Tiefkeller versteckt. Die NEUTRINOS finden Euch überall.
Warum das so ist, versuche ich im Folgenden zu erläutern.

Es gibt unzählige Dinge zwischen Himmel und Erde, die noch relativ wenig abschließend erforscht sind und bei denen sich die beteiligten Wissenschaftler regelmäßig die Haare raufen, wenn einmal wieder die Erforschung derselben neue Fragen aufwirft, die man so einfach auf die Schnelle nicht lösen kann. Besonders in der kostspieligen Grundlagenforschung stellt man immer wieder fest, dass sich, kaum hat man eine brennende Frage unseres Universums gelöst, gleich wieder daraus neue Fragen auftun, die man dann natürlich auch lösen möchte. Und das ist ein Problem, denn die Befriedigung unseres ureigenen menschlichen Forschergeistes kostet Geld.

Verdammt viel Geld!

So ist es nicht verwunderlich, dass sich immer mehr Menschen, welche jeden Tag 30 Minuten bis zur nächsten Trinkwasserquelle laufen müssen, die sicherlich berechtigte Frage stellen, ob diese gigantischen Forschungskosten, angesichts der sozialen Probleme, welche wir weltweit haben, noch vertretbar sind.
Die Frage, was wir eigentlich auf unserer Welt konkret davon haben, wenn uns ein Mars-Rover schöne Fotos vom Nachbarplaneten schickt und wir wissen, dass SAGITTARIUS A (Sternbild Schütze) 26.000 Lichtjahre von uns entfernt im Zentrum unserer Milchstraße ein Black Hole ist, stellt sich immer wieder, wenn wir die Kosten Nutzen Bilanz der wissenschaftlichen Forschung betrachten.
Um z. B. die Geheimnisse der spukhaften NEUTRINOS lüften zu können, werden enorme Forschungsgelder aktiviert und Anlagen installiert, welche den durchschnittlichen Forschungsaufwand in der Kleinstteilchen Forschung bei weitem sprengen. Manchmal muss man sich dazu erst wie ein Maulwurf tief ins Erdinnere eingraben, um weiterzukommen. Jeder der vor seinem Haus schon einmal ein Wärmetauscher-Brunnenrohr hat bohren lassen, weiß von welchen Kosten ich hier spreche. Und da ging es vielleicht nur läppische 100 Meter in die Tiefe. Was fallen erst für Kosten an, wenn man sich zum Ruhm der Wissenschaft quer durch einen Berg bohrt und dann im tiefen Felsen großräumig Hightech-Anlagen installiert. Von CERN (Conseil européen pour la recherche nucléaire / Schweiz, Frankreich) oder FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope / China) ganz zu schweigen.
In Guangdong (Süd-China) baut(e) man die Giga-Forschungsstation JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory) in einer Tiefe von 700 Metern unter der Erdoberfläche. 350.000.000 Euro sollen hier investiert werden. U. a. wird hier ein 35 Meter durchmessender Kugeltank-Detektor installiert, mit dem man die Neutrino-Massen-Rangfolge/Rangordnung ergründen will.

Bevor ich nun aber zum Thema NEUTRINOS komme, sei noch beispielhaft folgendes zur Grundlagenforschung angemerkt:

Ohne die Grundlagenforschung von Johannes Kepler (27.12.1571 nC bis 15.11.1630 nC) welche dieser u. a. in den Keplerschen Gesetzen formulierte, ständen wir heutzutage wahrscheinlich nicht technisch dort, wo wir uns derzeit befinden. Wie sähe der technisch wissenschaftliche Erkenntnishorizont aus, wenn es Sir Isaac Newton (25.12.1642 nC bis 04.01.1643 nC) nicht gegeben hätte? Auch Galileo Galilei (15.02.1564 nC bis 29.12.1641 nC) sei hier nicht vergessen.
Zur damaligen Zeit war es eigentlich oft „brotlose Kunst“ was die beiden Genies herausgefunden hatten. Sie betrieben Forschungen, welche von den religiösen Autoritäten damals oft argwöhnisch betrachtet wurden. Mit einem Bein standen diese immer vor den Richterstühlen der Inquisition. Erst Jahrhunderte später profitierte die Welt von deren wissenschaftlichen Erkenntnissen, als man anfing deren Bedeutung zu verstehen und anzuwenden.
Grundlagenforschung kann in der Forschungszeit derselben vielen Menschen als „sinnlose Geldverschwendung“ erscheinen. Es kann aber sein, dass sich erst in den darauffolgenden Jahrzehnten und/oder Jahrhunderten plötzlich deren Nutzwert ergibt. Nachfolgende Generationen können vielleicht erst davon profitieren. Deswegen sollte sich jeder vor einer voreiligen Urteilsbildung mal sein persönliches Lebensumfeld (seinen Lebensstandard) genau ansehen und analysieren, worauf er alles verzichten müsste, wenn es Grundlagenforscher nie gegeben hätte. Es wäre nicht verwunderlich, wenn ein zu engstirniger und ungeduldiger Kosten-Nutzen-Abwäger schnell zu der Erkenntnis käme, dass wir ohne unsere weltweit verstreuten Grundlagenforscher der letzten Jahrtausende wahrscheinlich immer noch an der Baumrinde nagen würden und bei jeder Blitz- und Donnererscheinung erst einmal einen Feldhasen schlachten würden, um mit diesem Opfer den vermeintlichen Zorn der Götter zu besänftigen. Wobei man, mit Hinweis auf die Mayas, noch froh sein könnte, wenn man sich mit Tieropfern begnügt.

Doch nun zurück zum heutigen Thema des Tages.

Die NEUTRIONOS!

Zunächst sei darauf hingewiesen, dass NEUTRINOS und NEUTRONEN unterschiedliche Dinge sind. Das wird manchmal in der populärwissenschaftlichen Literatur nicht klar genug herausgearbeitet. Beides sind subatomare Teilchen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Verhaltensweisen.
NEUTRALINOS sind wieder etwas anderes und sollen als hypothetische elektrisch neutrale Teilchen etwas mit der DUNKLEN MATERIE (sofern es diese überhaupt gibt!) zu tun haben.

Vergleichen wir zunächst einmal nur NEUTRINOS mit NEUTRONEN, also Teilchen bei denen wir wissen, dass es diese wirklich gibt:


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(A) Eigenschaften der NEUTRINOS:
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Das sind Kleinst-Elementarteilchen -

(Entdecker/Forscher: 1930 nC Wolfgang Pauli; 1933 Enrico Fermi; 1955 nC Fred/Frederick Reines und Clyde Cowan; Francis Harrison, Herald Kruse, Austin McGuire)

- welche angeblich aus nicht noch kleineren Bauteilen bestehen. Der Name ist eine andere Bezeichnung für „kleine neutrale Teilchen“.

Sie entstehen in unserer Sonne (u. a. in Supernovae) und auch bei Kernreaktionsprozessen. Diese tauchen auch als radioaktive Zerfallserscheinungen auf. Sie gelten als elektrisch neutral ohne eigene elektrische Ladung.
Neutrinos haben eine schwer zu bestimmende Masse, welche größer (>) 0 ist und die kleiner (<) als die Masse von ELEKTRONEN ist. Dadurch kann man diese nur sehr schwer in der Natur nachweisen. Auch konventionelle Teilchen-Detektoren eignen sich zu deren Nachweis nicht. Da muss man notgedrungen schon mit schwereren Forschungsapparaturen rangehen. Einige dieser Messgeräte detektieren dabei die geheimnisvoll bläuliche Tscherenkow-Strahlung -

(siehe hierzu auch Link: WEBSTORIES Story https://webstories.eu/stories/story.php?p_id=130147),

- welche nicht direkt durch NEUTRINOS erzeugt wird, sondern nur indirekt. Bei Wechselwirkungen zwischen einem NEUTRINO und einem Atomkern bzw. einem Nukleon in einem Medium (z.B. Eis, Wasser), kann es geladene Teilchen (Myonen, Elektronen) erzeugen, welche sich dann mit einer hohen Eigengeschwindigkeit durch das Medium (z. B. Wasser, Eis) bewegen. Dadurch entsteht Tscherenkow-Strahlung. Dieser Prozess wird von Detektoren wie z. B. IceCube oder Super-Kamiokande zum Neutrino-Nachweis genutzt. Beobachtet wird also die Tscherenkow-Strahlung, der durch die Neutrino-Wechselwirkungen produzierten geladenen Teilchen.

Eine NEUTRINO-Interaktion erfolgt fast nur über die Gravitation oder die „schwache Wechselwirkung“, was dazu führt, dass diese jegliche Art von uns bekannter Materie problemlos durchdringen können. Da auch wir Menschen Materie sind, fliegen diese ständig Hundert-milliardenfach durch uns hindurch, ohne dass wir zeitlebens etwas davon merken. Eine Wechselwirkung mit unseren Körper-Bestandteilen bzw. mit unserem biologischen Gewebe ist dabei höchst unwahrscheinlich, aber nicht völlig ausgeschlossen. Durch die seltene bzw. schwache Interaktion der NEUTRINOS mit den Atomen in den Zellen unserer Körper brauchen wir vor einer mit dem permanenten NEUTRINO-Transit verbundenen Krebsgefahr keine Angst zu haben. Sie stellen auch keine ionisierende Strahlung im orthodoxen Sinne dar.
NEUTRINOS können unsere Erdkugel ständig in Rekordzeit ungehindert durchqueren, als gäbe es unsere Erde gar nicht. Es kann deswegen sinnvoll sein die Detektoren so auszurichten, dass man quer durch den Erdball hindurch in die Richtung misst, aus der diese auf der anderen Seite der Erdkugel in den Erdkörper eintreten. Also, man misst je nach Bedarf nicht nach oben, sondern nach unten, was nach ca. 12742 km Weg aus dem Erdball auf der entgegengesetzten Seite wieder austritt.
Neutrinos sind theoretisch wahrscheinlich die zweithäufigsten oder dritthäufigsten Teilchen, welche in unserem Universum auftreten. Man nimmt an, dass diese direkt nach dem Big Bang (Urknall) in exorbitanter Anzahl entstanden. Unsere Sonne produziert ca. 60.000.000.000 pro cm² je Sekunde. Dazu kommen diejenigen, welche in explodierenden Sternen (Supernovae) entstehen und jede Menge zusätzlich aus diversen sonstigen Quellenbereichen (künstlich/natürlich), wie aus der kosmischen Strahlung heraus. Wenn diese einmal zufällig auf Elektronen oder einen Atomkern aufprallen, kann es gut sein, dass diese einfach vom Kollisionspartner abprallen. Ihren Impuls und ihre Energie übertragen diese dann wahrscheinlich aber auf das von ihnen getroffene Objekt.
Es sind stabile Teilchen, welche man in 3 Arten (Generationen (GEN)/Flavors) aufteilen kann, die jeweils mit Leptonen verbunden sind. Leptonen sind eine 6-teilige Elementarteilchenklasse, welche mit anderen Teilchen (z. B. Quarks) zusammen unsere Materiebausteine bilden, und zwar

- GEN 1: Elektron, Elektron-Neutrino;
- GEN 2: Myon, Myon-Neutrino;
- GEN 3: Tauon, Tauon-Neutrino.

Neutrinos haben keine Teilhabe an der „starken Wechselwirkung (starken Kernkraft)“. Aber als Fermionen unterliegen diese der „schwachen Wechselwirkung (schwache Kernkraft)“) und sind 10hoch13 mal kraftloser als die „starke Wechselwirkung“. Im Standardmodell der Teilchenphysik ist das NEUTRINO so eine Art punktförmiges Elementarteilchen ohne Raumausdehnung, welches keine ausgedehnte Raumstruktur oder messbare Größe im herkömmlichen Sinne hat. Ihre Masse ist sehr gering, liegt aber über 0 im Bereich von weniger als 1 eV (Elektronvolt. 1 eV ist gleich der Energie, welche das ELEKTRON beim Beschleunigungsvorgang durch 1 Volt Spannung gewinnt). Laut einer KI eher maximal 0,45 eV bei einer Ausdehnung von ca. 6,2 Pikometern. Die Obergrenze einer theoretischen Raumausdehnung soll kleiner (<) als 10hoch-19 Meter sein. Zum Vergleich: Ein PROTON hat eine Größe/Durchmesser von ca. 1,7 * 10hoch-15 Meter bzw. 1,7 Femtometer bei einer Ruhemasse von 1,6726 * 10hoch-27 Kilogramm. Das NEUTRON hat bezüglich Ruhemasse und Durchmesser ähnliche Werte wie das PROTON, bei gleichzeitiger „0“-Ladung. Die Elementarladungen betragen sowohl beim positiv (+) geladenen PROTON ungefähr

+e (positive Elementarladung) =1,6021766*10hoch-19 C (Coulomb),

als auch beim negativ geladenen ELEKTRON, welches im Raum zwischen dem Atomkern (bestehend aus PROTONEN und NEUTRONEN) und der Atomhülle auf verschiedenen Bahnen/Schalen um den Atomkern ständig herumschwirrt, ungefähr

-e (negative Elementarladung) = 1,6021766*10hoch-19 C (Coulomb).

1 Coulomb entspricht dabei der elektrischen Ladung von ca. 6,24 * 10hoch18 Elektronen.

Auf welchen der o.g. „Bahnen/Schalen“ die Elektronen herumsausen wird durch deren jeweiliges Energieniveau bestimmt. Jede Elektronenschale kann nur ein bestimmtes Maximum an Elektronen aufnehmen und ist deswegen nicht unendlich Aufnahme fähig.

Die diesbezügliche Formel lautet 2 * n² = 2 * (Schalennummer (n) * Schalennummer (n))

K (Orbitaltyp 1; erste innerste Schale Nr.1) mit max. 2 Elektronen = 2 * 1 * 1
L (Orbitaltyp 2; zweite äußere Schale Nr.2) mit max. 8 Elektronen = 2 * 2 * 2
M (Orbitaltyp 3; dritte äußere Schale Nr. 3) mit max. 18 Elektronen = 2 * 3 * 3
N (Orbitaltyp 4; vierte äußere Schale Nr. 4) mit max. 32 Elektronen = 2 * 4 * 4
O (Orbitaltyp 5; fünfte äußere Schale Nr. 5) mit max. 50 Elektronen = 2 * 5 * 5
P (Orbitaltyp 6; sechste äußere Schale Nr. 6) mit max. 72 Elektronen = 2 * 6 * 6

…… usw. …… usw. ….

Wenn Elektronen Energie aufnehmen (Absorption), können diese auf eine höhere Schalennummer aufspringen. Sobald diese die Energie wieder abgeben (Emission) wechseln diese wieder auf eine niedrigere Schalennummer bzw. Schalenbahn, die näher rund um den jeweiligen Atomkern verläuft. Die Energie, welche diese dazu befähigt auf eine höhere Schalenbahn zu wechseln, welche weiter vom Atomkern entfernt ist, geschieht z. B. durch Photonen-Absorption und/oder Hitze-Energie-Einwirkung.


Man unterscheidet folgende NEUTRINOS:

A. Elektron-Neutrino (Ve)
B. Myon-Neutrino (Vm)
C. Tau-Neutrino (Vt)

Neutrino-Generationen umfassen jeweils das Neutrino selbst und ein Anti-Neutrino. Sie sind Verwandlungskünstler und verstehen es zwischen den vorgenannten Arten/Typen Elektron-Neutrino, Tau-Neutrino und Myon-Neutrino zu oszillieren. Dies wird auf ihre geringe Masse zurückgeführt, da dadurch ihre Flug-/Reisegeschwindigkeit kleiner als (<) die Lichtgeschwindigkeit ist. Mit Erreichen von Lichtgeschwindigkeit in Verbindung mit gleichzeitiger Masselosigkeit würde die Oszillation/Verwandlung nicht mehr funktionieren.

Wie sieht der Stand der Neutrino Forschung zurzeit aus?
Beispiele:

-DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment):

Das DUNE-Experiment wird hauptsächlich an 2 Orten realisiert:

01. FERMILAB (Fermi National Accelerator Laboratory) Batavia, Illinois, USA.
Dort steht der sogenannte Nahdetektor in einer Tiefe von ca. 60 Metern. Von hier wird ein hochenergetischer NEUTRINO-Strahl durch die Erdschichten zum SURF geschickt.
Ein rein theoretischer Verbindungstunnel würde, wegen der Erdkrümmung, an der tiefsten Stelle ca. 32 Kilometer tief unter der Erdoberfläche liegen und unsere Tiefbohrfähigkeiten völlig überfordern. Da es sich hier bei den NEUTRINOS um Teilchen handelt mit wenig Interaktion, macht diesen die 1300 Kilometer Reise durch unseren Erdball keinerlei Probleme. Die sausen da durch, als gäbe es keine Hindernisse. Unverbindliche ungefähre GPS-Position lt. KI.: 41.841936° , -88.250364°

02. SURF (Sanford Underground Research Facility) Lead, South Dakota.
Lage: ca. 1.500 Meter unter der Erdoberfläche und ca. 1300 Kilometer von Fermilab entfernt. Angeblich in einer alten Goldmine befindlich. Unverbindliche ungefähre GPS-Position lt. KI 44.351902°, -103.763381°. Vor dem Institut kann man auf GoogleEarth einen riesigen stellenweise ca. 300 Meter tiefen Krater sehen.
Das SURF ist ein internationales Projekt in den USA mit dem Ziel NEUTRINO-Eigenschaften zu untersuchen. Geschätzte Kosten ca. 3.000.000.000 US$ .

-IceCube Neutrino Observatory:

(Unverbindlich ungefähre GPS-Position: -89.989989°, -63.568404°)
Dieses Südpol-Antarktis-Observatorium soll Weltraum-Neutrinos schon bewiesen haben, welche vielleicht von einer Supernovae-Explosion in Richtung Erde ausgesandt wurden. Geschätzte Kosten (laut KI) ca. 270.000.000 US$ plus ca. 7.000.000 US$ jährliche Betriebskosten.

-Hyper-Kamiokande-Projekt (Hida City, Gifu, Japan):

(Unverbindliche ungefähre GPS-Position: 36.425681°, 137.309988°)
U.a. Erforschung der Neutrino-Oszillation und der CP-Verletzungen (Verletzung der Fundamental-Symmetrie des Universums. Unsere Naturgesetze bleiben angeblich unverändert, wenn man Systeme spiegelt bzw. sämtliche Teilchen durch ihre Antiteilchen ersetzt. U.a. Untersuchung/Klärung der Frage, warum es in dem uns bekannten Kosmos wahrscheinlich mehr Materie als Antimaterie gibt).
Der Haupt-Detektor befindet sich ca. 650 Meter tief in einem Berg nahe dem japanischen Kamioka. Dieser Tank soll 68 Meter Durchmesser haben und ist mit 258.000 Tonnen reinem (ohne Fremdstoffe) Wasser gefüllt. Die Tiefe im Gebirge ist notwendig, um Störungen durch die Einwirkung kosmischer Strahlen zu reduzieren. Geschätzte Kosten (laut KI): 530.000.000 Euro.

- JUNO (Guangdong / Süd-China):
Infos siehe oben

-LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso/Italien:

Auch in der Nähe von L'Aquila betreibt man NEUTRINO Forschung, um u.a. Fragen zur Dunklen Materie beantworten zu können. Es erfolgt Detektion von NEUTRINOS aus Richtung Erde (Neutrinos, welche durch den gesamten Erdball rasen) und aus dem Weltraum. Das unterirdische Labor befindet sich in den Abruzzen und wird durch 1,4 Kilometer Gebirgsgestein u.a. vor der kosmischen Strahlung geschützt.
Das dortige sogenannte OPERA-Experiment wies Neutrinos aus der Transformation von Myon-Neutrinos in Tau-Neutrinos nach. Ein Teilchenstrahl wurde dazu von CERN durch die Erde nach Gran Sasso geschickt. Mittels des dortigen XENON-Experiments versucht man Hinweise auf die sagenhafte Dunkle Materie zu bekommen, soweit es diese wie die Dunkle Energie überhaupt gibt. Mittels des Borexino-Experiments werden Neutrinos untersucht, welche aus unserer Sonne kommen.


-KM3NeT-Neutrino Teleskop Mittelmeer:

Das dortige Unterwasser-Neutrino-Teleskop benutzt die Detektoren ORCA und ARCA.
1. ARCA: Position vor der Küste Siziliens. Soll das bisher energiereichste Neutrino aufgespürt haben.
2. ORCA: Position vor der französischen Küste.

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(B) Eigenschaften der NEUTRONEN:
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Teilchen (gefunden 1932 nC vom Nobelpreisträger Sir James Chadwick), welche selbst aus noch kleineren Bausteinen bestehen (3 Quarks: 1 Up-Quark plus 2 Down-Quarks) und welche wir in den Atomkernen vorfinden. Sie entstehen auch bei der Kernfusion und der Kernfission (Kernspaltung).
Bei der Kernfission zerfällt ein schwerer atomarer Kern (z. B. Uran-235) in kleinere Bestandteile (Kerne) und gibt dabei Energie (Strahlungsenergie und Wärme) frei, die man dann bei z. B. einer Atombombenexplosion oder bei der Stromproduktion in AKWs (Kernkraftwerken) wiederfindet. Es kann bei der Kernspaltung zu einer Kettenreaktion kommen, da dadurch weitere Neutronen produziert werden, die wiederum andere Atomkerne zur Spaltung anregen.
NEUTRONEN sind elektrisch neutral im Gegensatz zu den ELEKTRONEN (Entdecker 1897 nC JJ.Thomson) und zu den PROTONEN (Entdecker 1919 nC Ernest Rutherford).
Ihre Masse ist größer (>) als die Masse der Neutrinos mit einer Schwere ähnlich einem PROTON. Ihre Interaktion geschieht über die Gravitation und über die sogenannte „schwache und starke Wechselwirkung“. Flugbahn-Konflikte mit atomaren Kernen sind möglich. Sie sind bedeutend für Kernreaktionen. Es sind instabile Teilchen außerhalb des Atomkerns. Zerfall: 1 freies Neutron löst sich in 1 PROTON plus 1 ELEKTRON plus 1 ANTINEUTRINO auf.