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Steriles Neutrino Das sterile Neutrino ist ein hypothetisches Elementarteilchen das nicht den fundamentalen Wechselwirku

Steriles Neutrino

Das sterile Neutrino ist ein hypothetisches Elementarteilchen, das nicht den fundamentalen Wechselwirkungen des Standardmodells, sondern nur der Gravitation und gegebenenfalls bislang noch unbekannten Wechselwirkungen unterworfen ist. Es handelt sich dabei um ein rechtshändiges Neutrino. Rechtshändige Neutrinos könnten Majorana-Fermionen sein, falls sie eine Majoranamasse haben.

Solche Teilchen gehören zu einer Singulett-Darstellung der starken und der schwachen Wechselwirkung; ihre schwache Hyperladung, ihr schwacher Isospin und ihre elektrische Ladung sind jeweils Null. In einer Großen vereinheitlichten Theorie (GUT) wie dem Georgi-Glashow-Modell wechselwirken sie via Eichbosonen, die bei gewöhnlichen, d. h. relativ niedrigen, Energien wegen ihrer extrem hohen Masse sehr stark unterdrückt sind. Im Fall von Supersymmetrie hätte das sterile Neutrino einen linkshändigen Superpartner, auch steriles Sneutrino genannt (das normale Neutrino ist linkshändig und das normale Sneutrino rechtshändig).

Welche Auswirkungen die Existenz von sterilen Neutrinos hat, hängt stark von ihrer Masse ab. Die Existenz leichter steriler Neutrinos, deren Masse mit der der bekannten Neutrinos vergleichbar ist, wurde seit der Postulierung ihrer Existenz 1996 häufig im Zusammenhang mit der Reaktor-Neutrino-Anomalie, den Beschleunigerexperimenten LSND und MiniBooNE sowie den Ergebnissen von Messungen mit Neutrinoquellen diskutiert. Im Jahr 2023 bestätigte das STEREO-Experiment die Reaktor-Neutrino-Anomalie, schloss eine Erklärung durch sterile Neutrinos jedoch aus.

Wenn sie deutlich schwerer als die bekannten Neutrinos sind, können sterile Neutrinos durch den Seesaw-Mechanismus die Massen der leichten Neutrinos erzeugen und so eines der großen Rätsel der Teilchenphysik lösen. Schwere sterile Neutrinos könnten auch die (kalte oder warme) dunkle Materie oder die Baryonenasymmetrie des Universums durch Leptogenese erklären. Solche schweren Neutrinos können an Teilchenbeschleunigern gesucht werden, sofern ihre Masse im Bereich der erreichbaren Kollisionsenergien liegt.

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Brandon Enright: Majorana mass vs Dirac Mass. Stand: 1. März 2014.
  2. Boris Kayser: Neutrino Masses and Majorana Neutrinos. Auf: Harish-Chandra Research Institute, Indien. Dezember 2016.
  3. Marco Drewes: The phenomenology of right handed neutrinos. In: International Journal of Modern Physics E. Band 22, Nr. 8, 2013, S. 1330019–593, doi:10.1142/S0218301313300191, arxiv:1303.6912, bibcode:2013IJMPE..2230019D.
  4. G. Mention et al.: The Reactor Antineutrino Anomaly. In: Phys. Rev. D. Band 83, Nr. 7, 2011, doi:10.1103/PhysRevD.83.073006, arxiv:1101.2755.
  5. Katharina Menne: Uran-Experiment widerlegt Existenz von sterilen Neutrinos. In: spektrum.de. 11. Januar 2023, abgerufen am 25. Juli 2023.

Weblinks Bearbeiten

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Das sterile Neutrino ist ein hypothetisches Elementarteilchen das nicht den fundamentalen Wechselwirkungen des Standardmodells sondern nur der Gravitation und gegebenenfalls bislang noch unbekannten Wechselwirkungen unterworfen ist Es handelt sich dabei um ein rechtshandiges Neutrino Rechtshandige Neutrinos konnten Majorana Fermionen sein falls sie eine Majoranamasse 1 2 haben Solche Teilchen gehoren zu einer Singulett Darstellung der starken und der schwachen Wechselwirkung ihre schwache Hyperladung ihr schwacher Isospin und ihre elektrische Ladung sind jeweils Null In einer Grossen vereinheitlichten Theorie GUT wie dem Georgi Glashow Modell wechselwirken sie via Eichbosonen die bei gewohnlichen d h relativ niedrigen Energien wegen ihrer extrem hohen Masse sehr stark unterdruckt sind Im Fall von Supersymmetrie hatte das sterile Neutrino einen linkshandigen Superpartner auch steriles Sneutrino genannt das normale Neutrino ist linkshandig und das normale Sneutrino rechtshandig Welche Auswirkungen die Existenz von sterilen Neutrinos hat hangt stark von ihrer Masse ab 3 Die Existenz leichter steriler Neutrinos deren Masse mit der der bekannten Neutrinos vergleichbar ist wurde seit der Postulierung ihrer Existenz 1996 haufig im Zusammenhang mit der Reaktor Neutrino Anomalie 4 den Beschleunigerexperimenten LSND und MiniBooNE sowie den Ergebnissen von Messungen mit Neutrinoquellen diskutiert Im Jahr 2023 bestatigte das STEREO Experiment die Reaktor Neutrino Anomalie schloss eine Erklarung durch sterile Neutrinos jedoch aus 5 Wenn sie deutlich schwerer als die bekannten Neutrinos sind konnen sterile Neutrinos durch den Seesaw Mechanismus die Massen der leichten Neutrinos erzeugen und so eines der grossen Ratsel der Teilchenphysik losen Schwere sterile Neutrinos konnten auch die kalte oder warme dunkle Materie oder die Baryonenasymmetrie des Universums durch Leptogenese erklaren Solche schweren Neutrinos konnen an Teilchenbeschleunigern gesucht werden sofern ihre Masse im Bereich der erreichbaren Kollisionsenergien liegt Siehe auch BearbeitenNeutrinooszillationEinzelnachweise Bearbeiten Brandon Enright Majorana mass vs Dirac Mass Stand 1 Marz 2014 Boris Kayser Neutrino Masses and Majorana Neutrinos Auf Harish Chandra Research Institute Indien Dezember 2016 Marco Drewes The phenomenology of right handed neutrinos In International Journal of Modern Physics E Band 22 Nr 8 2013 S 1330019 593 doi 10 1142 S0218301313300191 arxiv 1303 6912 bibcode 2013IJMPE 2230019D G Mention et al The Reactor Antineutrino Anomaly In Phys Rev D Band 83 Nr 7 2011 doi 10 1103 PhysRevD 83 073006 arxiv 1101 2755 Katharina Menne Uran Experiment widerlegt Existenz von sterilen Neutrinos In spektrum de 11 Januar 2023 abgerufen am 25 Juli 2023 Weblinks BearbeitenExperiment Nixes Fourth Neutrino April 2007 Scientific American Baksan Experiment on Sterile Transitions BEST Vladislav V Barinov Bruce T Cleveland S N Danshin Hiroyasu Ejiri et al Results from the Baksan Experiment on Sterile Transitions BEST In Physical Review Letters Band 128 S 232501 9 Juni 2022 Dazu arXiv 2109 11482 ResearchGate Preprint September 2021 Stand v2 vom 30 Marz 2022 Vladislav V Barinov Bruce T Cleveland S N Danshin Hiroyasu Ejiri et al Search for electron neutrino transitions to sterile states in the BEST experiment In Physical Review C Band 105 S 065502 9 Juni 2022 Dazu arXiv 2201 07364 Preprint 19 Januar 2022 Stand v3 vom 7 Mai 2022 Mike McRae A Very Exciting Anomaly Detected in Major Experiment Could Be Huge News For Physics Auf sciencealert vom 17 Juni 2022 Deep Underground Experiment Results Confirm Anomaly Possible New Fundamental Physics Auf SciTechDaily vom 18 Juni 2022 Quelle Los Alamos National Laboratory MiniBooNE und MicroBooNE C A Arguelles I Esteban M Hostert K J Kelly J Kopp P A N Machado I Martinez Soler Y F Perez Gonzalez MicroBooNE and the ne Interpretation of the MiniBooNE Low Energy Excess In Physical Review Letters Band 128 S 241802 13 Juni 2022 Dazu Elizabeth Worcester Neutrino Mystery Endures In APS Physics Band 15 Nr 85 13 Juni 2022 Kommentar Katharina Menne Der Traum vom sterilen Neutrino bestatigt sich nicht Auf spektrum de vom 15 Juni 2022 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Steriles Neutrino amp oldid 235808692