Von Bernd Kröger

Einen gehörigen Dämpfer haben die in den letzten Jahren gehandelten Spekulationen über Aufbau und Entstehung des Universums jetzt durch ein irdisches Experiment erhalten. Einer internationalen Gruppe von amerikanischen, schweizerischen und deutschen Forschern unter Leitung des einzigen noch lebenden deutschen Physik-Nobelpreisträgers Rudolf Mößbauer gelang der Nachweis, daß Neutrinos, die Geisterpartikel aus dem „Zoo“ der Elementarteilchen, stabil sind. Damit scheinen frühere Ergebnisse amerikanischer Forscher, die einen Zerfall des Neutrinos beobachtet haben wollten, hinfällig zu werden. Zwar steht eine endgültige Entscheidung noch aus (sie wird spätestens Mitte nächsten Jahres erwartet), aber die Verfechter instabiler Neutrinos befinden sich auf dem Rückzug.

Wie schon so oft in der jetzt fünfzigjährigen Geschichte seit ihrer Entdeckung geben damit die Neutrinos den Physikern wieder Rätsel auf. Der Schweizer Physiker Wolfgang Pauli „erfand“ das Neutrino 1930 in einer für die Physik verzweifelten Situation, um den Satz von der Erhaltung der Energie zu retten. Bei bestimmten kernphysikalischen Experimenten ging immer ein Teil der Energie verloren und niemand wußte, wohin. Sollte Energie sich wirklich in Nichts auflösen können oder waren hier andere Dinge im Spiel? Pauli hatte dann den rettenden Gedanken. Er stellte die Hypothese auf, daß ein flüchtiges Elementarteilchen, das kaum oder gar nicht zu beobachten sei, die Energie mit sich fortführt. Diesem Teilchen gab dann der große italienische Physiker Enrico Fermi den Namen Neutrino (das kleine Neutrale).

Tatsächlich dauerte es 26 Jahre, bis die freien Neutrinos in Experimenten nachgewiesen werden konnten und damit aus ihrem Schattendasein in eine reale Existenz geführt wurden. Vor zwanzig Jahren komplizierte sich dann das Bild von den Neutrinos. Experimente mit erstmalig produzierten Neutrinostrahlen brachten den eindeutigen Nachweis, daß es mindestens zwei unterschiedliche Arten dieser Elementarteilchen geben müsse. Inzwischen wissen die Physiker, daß es nicht zwei, sondern wenigstens drei verschiedene Neutrinoarten gibt.

Bis vor zwei Jahren sprach eigentlich nichts für massereiche Neutrinos. Im Gegenteil: Besonders seit der Entwicklung der sogenannten Zwei-Komponenten-Theorie des Neutrinos in den fünfziger Jahren waren die Physiker von der Masselosigkeit dieser Teilchen Überzeugt. Vor knapp zwei Jahren erhielten jedoch russische Forscher beim Studium des radioaktiven Beta-Zerfalls von Tritium (überschwerer Wasserstoff) Ergebnisse, die sich ihrer Meinung nach nur durch eine wägbare Neutrinomasse erklären ließen.

Auf ein derartiges Resultat hatten die theoretischen Elementarteilchenphysiker sehnsüchtig gewartet. Einige Jahre zuvor waren nämlich Theorien ausgearbeitet worden, die nicht ohne massive Neutrinos funktionieren. Im Zentrum der Diskussion stehen dabei sogenannte Vereinigte Eichtheorien der elektroschwachen und der starken Wechselwirkung – jener Kräfte, die elektromagnetische Phänomene und den radioaktiven Beta-Zerfall sowie die Vorgänge im Atomkern steuern.

Eine der aufregendsten physikalischen Entwicklungen in den letzten zehn Jahren ist der Nachweis, daß die elektromagnetischen Kräfte und die Schwache Wechselwirkung nur zwei Erscheinungen ein und derselben Wechselwirkung sind. Damit ist das schon von Albert Einstein angestrebte Ziel der Vereinigung aller vier bekannten Naturkräfte wieder stärker in den Mittelpunkt gerückt.