Ein Bild der Sonne in der NachtUnsere Sonne mal in einem ganz anderen Licht - Dank an Gertrud für den Tipp
Ein recht seltsames Bild, welches nicht mit den uns normalerweise bekannten Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums aufgenommen worden ist, noch durch einen Blick an den Himmel, noch bei Tageslicht!
Es zeigt die Sonne bei einem Blick durch den Erdboden. Das klingt komisch, ist aber so!
Es ist allerdings kein direkte Abbild der Sonne, sondern zeigt Spuren von Neutrinos, die mit dem Super-Kamiokande-Experiment in Japan detektiert worden sind.
Um zu verstehen, wie das obigen Bild unserer Sonne entstanden, ein kleiner Ausflug in die Elementarteilchenphysik:
Neutrinos entstehen in der Sonne bei der Fusionsreaktion von Wasserstoffkernen (H) zu Helium (He).
Im einfachsten Fall ist dies die Proton-Proton-Reaktion, bei der zunächst zwei einzelne Protonen zu einem Deuteron (Proton und Neutron) verschmelzen. Dabei wird ein Proton zu einem Neutron umgewandelt. Das ist nichts anderes als der Beta
+-Zerfall beim radioaktiven Zerfall. Neben der Umwandlung werden noch ein Positron und ein Neutrion emittiert. Diese kann nun nach der 150 Mio. km langen Reise vom Super-Kamiokande detektiert werden.
Neutrinos allerdings wechselwirken nur sehr selten mit anderer Materie. Ihr Nachweis kann nur über den der schwachen Wechselwirkung (radioaktiver Zerfall bzw. die oben beschriebene Reaktion des Beta-Zerfalls) erfolgen.
Der Detektor von Super-Kamiokande besteht aus einem Tank, der mit 50.000 Tonnen deionisiertem Wasser gefüllt ist. Darin befinden sich 11.200 Photomultiplier, welche die Cherenkov-Strahlung von freien Elektronen und Myonen registrieren, die durch Wechselwirkung der Neutrinos mit den Wassermolekülen entstehen. Die Anlage befindet sich etwa 1 km unter der Erdoberfläche, um die kosmische Strahlung abzuschirmen.
Da trotz der Tiefe die Abschirmung nicht 100%ig ist und dennoch Elementarteilchen von außen eindringen können, musste das System geschickt gebaut werden. Dazu ist der Tank geteilt, im Zentrum befinden sich 32.000 Tonnen Wasser, 18.000 Tonnen befinden sich in einer Hülle um das Zentrum. Diese Hülle schirmt Radioaktivität aus dem umliegenden Gestein ab und hilft, Myonen aus der kosmischen Strahlung von Elektronen zu unterscheiden: Myonen können die Wand zwischen innerem und äußerem Tank durchdringen und werden so Innen und Außen beobachtet. Elektronen dagegen können, da die Wechselwirkungsrate um Grüßenordnungen höher ist, die Wand im Allgemeinen nicht durchdringen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, wenn Cherenkov-Strahlung im inneren Tank registriert wird, dass es sich um ein Elektron handelt, welches erst im Tank erzeugt wurde.
klick auf das Bild für größere Auflösung Da die Sonne die stärkste für uns messbare Neutrinoquelle ist, konnte mit der Zeit bei der Akkumulation der Messungen das obige Bild erzeugt werden.
Im Übrigen: mit dem gleichen experimentellen Aufbau konnte die Lebenszeit des Protons auf > 10
34 Jahre ermittelt werden. Ob es nun gänzlich stabil ist, ist bisher experimentell noch nicht ermittelt worden. Aber 10
34 Jahre sind, zumindest für mich, stabil!
Mehr über Super-Kamiokande gibt es
hier!
Grüße,
Olli