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Kosmischer Neutrinohintergrund

88 Beiträge ▪ Schlüsselwörter: Neutrinohintergrund Neutrinos Urknall ▪ Abonnieren: Feed E-Mail

Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 13:38
Hallo Freunde der Wissenschaft,

heute Morgen auf dem Weg zur Arbeit, hörte ich wie immer ein paar Folgen Alpha Centauri (Prof. Harald Lesch). Obwohl ich die Folgen schon zich mal gehört habe, entdecke ich immer wieder neue Dinge, so auch heute. In der Folge „Wo war der Big Bang?“

https://www.youtube.com/watch?v=dk2Nh7vlAO4

erzählt er so ungefähr ab Minute 7.30 etwas von einem Neutrinohintergrund. Wenn man den messen könnte, hätte man quasi ein „Bild“ von einer Zeit, so in etwa 1 Sekunde nach dem Urknall…..
An dieser Stelle habe ich erst einmal auf Pause gedrückt, und nachgedacht. Bisher kannte ich nur die Kosmische Hintergrundstrahlung, die heute im Mikrowellenbereich bei ca. 2,7 K liegt. Sie gilt ja nach wie vor als Beleg dafür, dass die Urknalltheorie nicht komplett falsch sein kann. Man kommt jedoch mit EM-Strahlung nur maximal bis ca. 380.000 Jahre an den Urknall heran. Bei den Neutrinos sieht das jedoch anders aus. Die konnten sich im Gegensatz zu den Photonen bereits bei einer Temperatur von 10^10K entkoppeln, da dies die Temperatur war, bei der keine neuen Materie/Antimaterie-Paare mehr entstanden, und die Dichte so weit absank, dass die Neutrinos sich ungehindert ausbreiten konnten.
Ich will den Eröffnungsbeitrag auch nicht zu lang werden lassen, darum gleich mal die Fragen, die mir im ersten Moment durch den Kopf gingen:

1. Welche Vorhersagen machen unsere Theorien, bezüglich dieses Neutrinohintergrundes?
2. Wie kann man die Neutrinos, die später entstanden, von denen von damals unterscheiden?
3. Könnten Daten zum Neutrinohintergrund Aufschlüsse über die Natur von Dunkler Materie und Dunkler Energie bringen?
4. Gibt es bereits Projekte, die in diese Richtung gehen, oder ist das nur reines Wunschdenken?

Ich hoffe, ich bin nicht der Einzige, der dieses Thema extrem spannend findet, und freue mich auf zahlreiche Antworten.

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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 14:48
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb:Gibt es bereits Projekte, die in diese Richtung gehen, oder ist das nur reines Wunschdenken?
Mit dem Thema hab ich mich ehrlich gesagt noch nie befasst. Der deutsche Wiki Artikel verweist auf ein Experiment zum Neutrino Hintergrund, dass evlt. das einzige geplante in die Richtung ist (zumindest habe ich nichts anderes gefunden).
Hier der link zum Paper: http://arxiv.org/abs/1307.4738
Hab es nicht durchgelesen, nur etwas überflogen und hab mich gewundert, dass mein Wissen ausreicht, dass ich es sogar nachvollziehen kann. Grundidee ist, die Energie eines Elektrons zu messen, welches beim Neutrino Einfang eines Tritium Kerns entsteht. Also folgender Prozess:
Neutrino+Tritium-> Helium+ Elektron

Ich habe aber schon mal einen Vortrag über andere Experimente gehört, bei denen es um hochenergetische Neutrino Detektion geht, genannt Antares. Dort wurde auch IceCube erwähnt, was das größte Experiment zu Neutrino Detektion ist. Was interessant ist: IceCube gibt es seit 2010 und 2013 haben sie zum ersten mal Ergebnisse veröffentlicht, bei denen sie extraterrestrische Neutrinos nachgewiesen haben, mit 28 Events in 3 Jahren :D. Daran sieht man, wie schwer es ist Neutrinos nachzuweisen, vorallem wenn man bedenkt, dass das Teil Neutrinos in 1 km³ detektiert.


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 15:07
Habe auf die schnelle 2 interessante Fakten dazu gefunden:

Auf jedes Atom im Universum kommen ca 100 Millionen Neutrinos,
aber
"Big Bang Neutrinos" haben mehr als eine Milliarde mal weniger Energie als solare Neutrinos ->
aus diesem Grund wird es wohl sehr schwierig werden, den Neutrino-Hintergrund zu messen.


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 15:20
@nananaBatman

Danke schon mal für den Link, leider ist der nicht in deutsch, und mein Englisch ist noch schlechter als mein Russisch :D
Ich hatte selbst noch keine Gelegenheit zu suchen, da ich da erst heute morgen drauf aufmerksam gemacht wurde, und während der Arbeitszeit habe ich nicht die Ruhe für solche Recherchen. Vielleicht komme ich heute Abend mal dazu.
Mit Neutrino-Detektoren habe ich mich schon öfter beschäftigt, und weiß auch, wie wahnsinnig schwierig es ist, irgendeine Wechselwirkung nachzuweisen, darum war ich heute morgen ja auch so überrascht davon zu hören.

Interessant in diesem Zusammenhang ist auch der Hinweis von @delta.m , dass die Energie der Big Bang Neutrinos um so vieles kleiner ist. Bei der Hintergrundstrahlung lässt sich der Energieverlust gut mit der Expansion des Raumes erklären, aber wie Neutrinos im Laufe der Zeit ihre Energie verlieren weiß ich noch nicht. Wie gesagt, das ist alles furchtbar spannend... :D


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 15:56
Warum ist es eigentlich schwerer Neutrinos nachzuweisen, wenn diese wenig Energie haben?
Liegt es daran, dass die Austauschteilchen der schwachen WW eine Masse haben?

pS.: Habs gefunden. Es liegt an der Masse der Austauschteilchen. Die Kopplungskonstante der schwachen WW ist sogar größer als die der elektromagnetischen WW. Grob gesagt, ist es wahrscheinlicher ein Austauschteilchen mit Masse zu erhalten, wenn man mehr Energie zur Verfügung hat.


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 17:06
Zitat von nananaBatmannananaBatman schrieb:Warum ist es eigentlich schwerer Neutrinos nachzuweisen, wenn diese wenig Energie haben?
Ich glaube, das hängt damit zusammen, dass die Durchdringungsfähigkeit der Neutrinos abhängig von der Energie ist. Je höher die Energie, desto größer der Wirkungsquerschnitt, und desto kleiner die mittlere freie Weglänge.

Wikipedia: Neutrino#Durchdringungsf.C3.A4higkeit
Zitat von nananaBatmannananaBatman schrieb:Liegt es daran, dass die Austauschteilchen der schwachen WW eine Masse haben?
Obwohl Neutrinos auch der Gravitation unterliegen, spielt dies wohl auf Grund der geringen Masse so gut wie keine Rolle. Mal sehen, ich werde mal ein Neutrino-Wochenende einlegen, und mich schlau machen :D


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 18:38
Zitat von Peter0167Peter0167 schrieb:Je höher die Energie, desto größer der Wirkungsquerschnitt, und desto kleiner die mittlere freie Weglänge.
Ja ich frage mich nur warum der Wirkungsquerschnitt größer wird mit der Energie. Warum wird er zB nicht kleiner? Und ich denke, dass liegt daran, dass die Austauschteilchen Masse haben. Die Energie damit ein solches entsteht muss ich ja irgendwo hernehmen.

Ich weiß aber nicht ob meine Vermutung stimmt, ich finde dazu gerade keine Erklärung...


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 20:09
Zitat von nananaBatmannananaBatman schrieb:Ja ich frage mich nur warum der Wirkungsquerschnitt größer wird mit der Energie.
Das habe ich vorhin auch nur beim "Überfliegen" auf die Schnelle gefunden. Hier steht schon mal, was man unter einem Wirkungsquerschnitt versteht:

Wikipedia: Wirkungsquerschnitt

Zudem scheint diese Regel nicht für alle Teilchen zu gelten. Bei der Uranspaltung werden nämlich thermische (also langsame) Neutronen benötigt, daher werden sie auch in Wasserbecken moderiert. Da ist es also genau umgekehrt.
Wie das bei den Neutrinos läuft, schaue ich mir am Wochenende an, abends bin ich für so was zu geschafft, da brauche ich etwas seichtere Unterhaltung :D


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 21:39
Hallo,
lest mal die "raum&zeit" Nr. 11/2012 Titel "Die Weisheit des Kosmos". Da werden interessante Thesen zu Hintergrundstrahlung und Big Bang vorgestellt.


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 21:57
Zitat von maryloo11maryloo11 schrieb:lest mal die "raum&zeit" Nr. 11/2012 Titel "Die Weisheit des Kosmos".
Meinst du die "Raum & Zeit", in der man solche grandiosen Sätze findet? :

"Und die Schulphysik mag den Äther noch so sehr verleugnen – und sich dabei in Widersprüche verwickeln –, seine Schwingungen rufen dieses Universum mit all seinen Ebenen ins Dasein und begründen die Einheit allen Seins."

Nein Danke, da schaue ich mir lieber die Teletubbies an, die Sätze ergeben wenigstens einen Sinn...


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 22:18
Nö, da sind sehr seriöse Artikel drin. Ab und zu ist natürlich auch was für den einen oder anderen Unverständliches drin, aber nimm solche Ausführungen doch als Denkanstoß: "Könnte da was dran sein?" . oder sage "Aha - der spinnt"

War von mir ja auch nur eine Anregung.


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 22:42
Zitat von maryloo11maryloo11 schrieb:Nö, da sind sehr seriöse Artikel drin.
Na dann zeig mir mal wenigstens einen. Ich habe in diesem Schmierblatt nichts als Eso-Schwachsinn gefunden. Nichts was dort geschrieben steht, ist in irgendeiner Weise als "Denkanstoß" zu gebrauchen, im Gegenteil, es verkleistert den Leuten nur das Hirn.
Sorry, aber sollte ich jemals nach Anregung in diesem ....Machwerk suchen, dann soll mich der Blitz beim Scheixxen treffen....


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 22:53
Hab mal eine Doku über einen Neutrinodetektor gesehen.
Kann das sein, dass die noch niemals ein Neutrino direkt
erfasst haben mit ihren Geräten?


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 22:58
@Orbiter...

Soweit ich weiß, hat man schon viele erfasst, und dafür gab es auch schon einige Nobelpreise.

Hier ist eine Liste mit Experimenten...

Wikipedia: Liste der Neutrinoexperimente


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 22:58
@Peter0167
Wirkungsquerschnitte kann ich sogar berechnen. Zumindest für einfache Prozesse der elektromagnetischen WW und der starken WW. Die Vorlesungen darüber waren ja nicht umsonst :D
Von der schwachen WW habe ich nicht so viel Ahnung, wie man damit rumrechnet. Mich wundert es nur deswegen, weil intuitiv würde man sagen, wenn ein Teilchen langsam an einem anderen Teilchen vorbei fliegt (also wenig Energie hat), dass es wahrscheinlicher ist, dass die Beiden wechselwirken, weil sie ja mehr Zeit nahe beieinander verbringen.
Wie du ja gesagt hat bei der Kernspaltung, kommt es genau darauf an. Langsame Neutronen , werden eher eingefangen.

Jetzt ist halt nur die Frage, ob es für dieses Verhalten bei der schwachen WW, einen einfachen Grund gibt oder ob es sich einfach aus komplizierten Rechnungen ergibt (was ich blöd fände).
Meine Vermutung mit der Masse der Austauschteilchen, habe ich auch deswegen, weil bei der elektromagnetischen und der starken WW die Austauschteilchen eben masselos sind, d.h. die kann ich im Grunde immer irgendwie "herbeizaubern":D


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 23:03
Zitat von nananaBatmannananaBatman schrieb:und der starken WW die Austauschteilchen eben masselos sind
Du meinst vermutlich die Gravitation, wobei das Graviton im Grunde ja noch nicht nachgewiesen wurde. Zudem wird die Gravitation nach der ART auch nicht als Kraft beschrieben.

Wie gesagt, das ist ein sehr spannendes Thema, aber ich kann mich frühestens am WE damit näher befassen... :D


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 23:05
@Peter0167
Nein nicht die Gravitation. Ich meine die Gluonen der starken Wechselwirkung und die Photonen der elektromagnetischen Wechselwirkung.
Gravitation spielt bei sowas doch sowieso nie eine Rolle^^


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 23:07
Diese Hintergrundstrahlung sehen die mit ihren Teleskopen.
Die Neutrinos sieht man darin nicht. Wüsste nicht inwieweit man herausrausfinden
könnte, was sie mit dem Urknall zu tun haben. Ich denke in Cern werkeln die
an der Erklärung vom Urknall..

P.S Kann sein, dass ich bissl daneben liege...


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 23:09
@nananaBatman

Gluonen haben eine Ruhemasse. Nur Photonen und die postulierten Gravitonen sind Ruhemasselos.


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Kosmischer Neutrinohintergrund

12.02.2015 um 23:09
Zitat von Orbiter...Orbiter... schrieb:Kann das sein, dass die noch niemals ein Neutrino direkt
erfasst haben mit ihren Geräten?
Ich stelle mir die Forschung daran, extrem langweilig vor. Ich meine du sitzt da an deinem Detektor und vllt. alle zwei Monate hat der mal einen Ausschlag:D


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