Mit einem gigantischen Experiment in Karlsruhe konnten Physiker die Masse der geisterhaften Neutrinos neu abschätzen: Es wiegt weniger als zwei Millionstel der Masse eines Elektrons.
Neutrinos sind die geisterhaftesten Bewohner im Zoo der Teilchenphysiker: Sie durchdringen so gut wie alles unbemerkt. Denn sie kennen kaum Wechselwirkung: Die starke Kernkraft spüren sie genauso wenig wie die elektromagnetische Kraft. Bleibt die schwache Kernkraft. Und die Gravitation, die aber nur sehr schwach. Denn Ruhemasse haben die Neutrinos fast gar keine. Dass sie überhaupt eine haben, fällt freilich ins Gewicht, weil es so viele von ihnen gibt. Das spielt etwa eine Rolle bei der Abschätzung der Dunken Materie im Universum.
Denn Neutrinos haben eine Masse, im Gegensatz zu den masselosen Photonen. Wie wollen die Physiker das wissen? Aus folgender Überlegung: Es gibt – wie auch von Elektronen – drei Arten von Neutrinos: das Elektron-, das Myon- und das Tauon-Neutrino. Diese können sich, während sie fast mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum fliegen, periodisch ineinander umwandeln. Dafür sprechen Messungen. Damit solche Oszillationen möglich sind, müssen alle drei Arten von Neutrinos jeweils eine Ruhemasse haben. Dass diese sehr gering ist, ahnte schon Wolfgang Pauli, als er 1930 erstmals die Existenz von Neutrinos postulierte. Er sagte: Sie müssten leichter als Protonen und Elektronen sein, die beiden damals bekannten Elementarteilchen. Heute weiß man: Sie sind um fast sechs Größenordnungen leichter als Elektronen. Diese haben eine Masse von 9✕10–31 Kilogramm, Neutrinos wiegen höchstens 2✕10-36 Kilogramm.
Diese Abgrenzung konnte nun weiter präzisiert werden, berichtet ein Konsortium von Physikern in Nature Physics (14. 2.): Es kommt auf eine Obergrenze von 1,6✕10-36 kg. Der Fortschritt mag gering anmuten, ist für Physiker aber ideell bedeutsam: Damit liegt das Neutrino – genauer: das Elektron-Neutrino – deutlich unter der Marke von einem Elektronenvolt. Diese Masseneinheit ist den Teilchenphysikern viel näher.