Ein Physikerteam des Max-Planck Instituts für Kernphysik in Heidelberg könnte in einer Untersuchung von Kernzerfällen des Elements Germanium Anzeichen für einen Doppelbetazerfall gefunden haben. Dieser bisher nur theoretisch vorhergesagte Kernzerfall ist mit der Umwandlung von zwei Neutronen in Protonen verbunden und läuft im Gegensatz zum herkömmlichen Betazerfall ohne die Aussendung von Neutrinos ab. Darüber berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Modern Physics Letters A (Band 16 Seite 2409). Sollte sich ihre bisher in der Fachwelt noch umstrittene Arbeit als richtig erweisen, so könnte sie eine Revolution der Elementarteilchenphysik einleiten ? die Überwindung des Standardmodells.
In ihrem in dem Gran Sasso Laboratorium in Italien durchgeführten Experiment untersuchten die Wissenschaftler um Hans Klapdor-Kleingrothaus Kernzerfälle in einem 11.5 kg schweren Körper aus Germanium 76. Die Analyse der Energien der bei den Kernzerfällen freigesetzten Elektronen zeigte laut den Forschern starke Indizien für einen neutrinofreien Betazerfall. Damit würde die Arbeit den größten Durchbruch in der jüngeren Geschichte der Elementarteilchenphysik darstellen.
Während sich beim herkömmlichen Betazerfall ein Neutron eines instabilen Kerns unter Aussendung eines Elektrons und eines Antineutrinos in ein Proton umwandelt, wandeln sich bei dem von Elementarteilchenphysikern postulierten Doppelbetazerfall zwei Neutronen gleichzeitig in Protonen um. Dies ist mit der Aussendung zweier Elektronen mit genau definierten Energien verbunden ? ohne Aussendung von Neutrinos.
Der Doppelbetazerfall verstößt damit gegen die von dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik geforderte Erhaltung der Leptonenzahl bei Kernreaktionen. Elektronen und Elektron-Neutrinos weisen eine Leptonenzahl von 1 auf, während Positronen und Elektron-Antineutrinos eine Leptonenzahl von ?1 zugeordnet wird. Damit bleibt die Leptonenzahl beim Betazerfall erhalten ? beim Doppelbetazerfall jedoch nicht. Sollte dieser tatsächlich in der Natur vorkommen, so würde sich damit auch das Neutrino als sein eigenes Antiteilchen erweisen, was Aufschlüsse über dessen Masse zulassen würde.
Ob die deutschen Physiker nun tatsächlich diesen Zerfall beobachtet haben, ist in der Fachwelt sehr umstritten. Kritiker weisen daraufhin, dass die von dem Team in ihrem Experiment bestimmte Neutrinomasse mit 0.39 Elektronenvolt um ein Vielfaches größer ist als die bisherige aus Neutrinooszillationen bestimmte Obergrenze. Derartig schwere Neutrinos könnten einen Großteil der Dunklen Materie im Weltraum ausmachen.
Weiterhin weisen die Kritiker ? eine Gruppe von 26 international anerkannten Teilchenphysikern ? auf die für Teilchenexperimente relativ große statistische Unsicherheit des Experiments hin.
Stefan Maier
