Quelle eines mysteriösen Geisterteilchens aus den Tiefen des Alls identifiziert

2021 wurde ein Neutrino mit extrem hoher Energie gemessen. Bisher scheiterten Versuche, seine Quelle zu finden. Nun gibt es eine heiße Spur

Wenn derzeit in Nordamerika Fußballer versuchen, Bälle in Tore zu schießen, vertrauen sie ganz selbstverständlich darauf, dass sie im Netz landen und nicht hindurchfliegen. Schießt man statt Bällen Staubkörner auf ein Fußballtor, ist damit nicht mehr zu rechnen. Geht man zudem davon aus, dass diese Staubkörner nicht mit der Energie eines trainierten Athletenbeins, sondern der eines fahrenden Lkw beschleunigt wurden, gewinnt man eine Vorstellung von der Situation, mit der Fachleute bei der Erforschung von Neutrinos konfrontiert sind.

Neutrinos sind extrem leicht und durchdringen alle Materie beinahe mühelos. Wenn sie zufällig doch einmal mit einem anderen Teilchen zusammenstoßen, ist das nur mit einigem experimentellem Aufwand feststellbar. Nicht umsonst gab es lange Zeit Zweifel, ob man Neutrinos überhaupt jemals experimentell nachweisen könnte. Das gelang 1956, mehr als zwei Jahrzehnte nachdem der österreichische Physiker Wolfgang Pauli das Neutrino theoretisch postuliert hatte.

Seither sind Neutrinos, die ständig von allen Seiten aus dem All auf die Erde einprasseln, zu einer wichtigen Quelle von Informationen über das Universum geworden. Einer der wichtigsten Detektoren ist Ice-Cube, das einen Kubikkilometer durchmessende Raster von lichtempfindlichen Detektoren tief im antarktischen Eis. Normalerweise ist es dort vollständig dunkel, doch manchmal trifft eines der Neutrinos zufällig auf einen Atomkern in den Wassermolekülen. Wenn es sich noch dazu um eines handelt, in dem extrem viel Energie steckt, entsteht ein Elektron oder ein verwandtes Teilchen, das einen Lichtblitz durchs Eis schickt, vergleichbar mit der Bugwelle eines Boots im Wasser. Durch die Vermessung dieses Lichts lässt sich auf das Neutrino rückschließen.

Am 22. September 2021 registrierte Ice-Cube ein Neutrino mit einer errechneten Energie von etwa 750 Teraelektronenvolt (TeV), das den Namen IC 210922A erhielt. Zum Vergleich: Der größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt, der LHC am Kernforschungszentrum Cern bei Genf, kann Teilchen auf eine Energie von 6,5 TeV beschleunigen. Ein TeV ist etwa die Energie einer fliegenden Stechmücke. Für subatomare Teilchen sind solche Werte geradezu aberwitzig hoch.

Wie extreme Teilchen nach dem Muster von IC 210922A entstehen, ist bislang nicht genau verstanden. Nun bringt eine Studie im Fachjournal Nature Astrophysics neues Licht ins Dunkel. Ice-Cube besitzt die nützliche Fähigkeit, die Rich