Amand Faessler, Tübingen Physik-Nobelpreis 2015. Die Lösung des Sonnen- Neutrino-Rätsels. Japaner Takaaki Kajita, 56 Jahre; Kanadier Arthur B. McDonald, 72 Jahre Amand Faessler, Tübingen

Art McDonald Takaaki Kajita Queens Uni., Kingston, Kan. Tokio Univ., Tokio, Japan

Brief Wolfgang Pauli‘s am 4 Brief Wolfgang Pauli‘s am 4. Dezember 1930 von der ETH Zürich an Konferenz in Tübingen: Liebe radioaktiven Damen und Herren! Energieerhaltung im Beta Zerfall: (Z,A) Elektron +Neutrino (Z+1,A)

Experimentelle Entdeckung des Neutrinos durch Cowen und Reines 1956 (Nobelpreis 1995) Starker Reaktor: Quelle von Antineutrinos Neutron  Proton + Elektron + Antineutrino Savanna River: n  p + e- + nce Nachweis H2O + Cd-Salz: nce + p  e+ + n e+ + e-  2 g; n + 113Cd  γ +114Cd

Experimentelle Entdeckung des Neutrinos durch Cowen und Reines 1956 (Nobelpreis 1995) Starker Reaktor: Quelle von Antineutrinos Neutron  Proton + Elektron + Antineutrino Savanna River: n  p + e- + nce

Savanna River Reaktor n  p + e- + nce

Experimentelle Entdeckung des Neutrinos durch Cowen und Reines 1956 (Nobelpreis 1995) Starker Reaktor: Quelle von Antineutrinos Neutron  Proton + Elektron + Antineutrino Savanna River: n  p + e- + nce Nachweis H2O + Cd-Salz: nce + p  e+ + n e+ + e-  2 g; n + 113Cd  g +114Cd

Sonnenenergie (Hans Bethe). Sonnen-Neutrino-Rätsel Verbrennung von Wasserstoff (p) Bindungenergie von 4He: 28 MeV

Drei Neutrinos (E = mc2): n(939 MeV)  p + e- + nce m-(106 MeV)  e- + nce + nm t-(1777 MeV)  m- + ncm + nt Produktionszustände ≠ Massenzustände  Oszillationen

Produktions = Flavor-Zustände und Massenzustände Wellen-Teilchen Dualismus

Atmosphärische Neutrinos durch Kosmische Strahlung. Durch den Daumennagel gehen pro Sekunde 10 Milliarden Neutrinos. p n m

Wasser, Cherenkov-Licht Takaaki Kajita: Super-Kamiokande 60 000 Tonnen reines Wasser; etwa 12 000 Photomultiplier mit 50 cm Durchm. Wasser, Cherenkov-Licht

Super-Kamiokande Kollaboration

Messung der Neutrinos nm e- e- Cwasser = Cvakuum/1,33 Ring durch Cherenkov-Licht in Photomultiplier gemessen. Elektronen haben eine grössere Geschwindigkeit als Licht im Wasser. Ein Lichtkegel ensteht wie ein Überschallknall beim Flugzeug. Lichtgeschwin.: Cwasser = Cvakuum/1,33 e- e- nm

Auffüllen der 60 Tonnen Wasser und Überprüfung der Photomultiplier. Ein genauerer Blick.

Ein Photomultiplier hat 50 cm Durchmesser.

Cherenkow-Ring am Boden des Detektors

Kosmische Strahlung produziert Pionen über dem Süd-Atlantik. Hochenergetische m+ zerfallen nicht/weniger beim Durch- gang durch die Erde wegen relativistischer Zeitdilatation.

Bild der Sonne von entgegen-gesetzter Seite der Erde von Super-Kameo. mit Neutrinos gemessen.

Arthur (Art) MacDonald, Canada; Sudburry Neutrino Observatory Creighten-Zink-Mine, Sudburry, Ontario, Kanada Amand Faessler, Tuebingen

Sudburry-Neutrino-Kollaboration

Detektorkugel mit 9456 Fotomultiplier. 2000 Meter unter der Erde Detektorkugel mit 9456 Fotomultiplier. 2000 Meter unter der Erde. 1000 t D2O 17 Meter Durchmesser. 20 cm Durchmesser der Fotomultiplier . Zähler decken 55% der ganzen Kugel ab. 23 Zähler müssen ansprechen für ein gezähltes Cherenkov-Ereignis mit mindestens 6,75 MeV Energiedeposition.

Amand Faessler, Tuebingen THE SNO CHERENKOV DETECTOR WITH HEAVY WATER 9456 Photomulti- pliers Ø 20 cm 55 % von 4π. Cherenkov- Strahlung-Ereignis: e-Trigger ≥ 23 PMT Eν (Schwelle) = 6.75 MeV ; Ø 17 m; Blick von unten. Amand Faessler, Tuebingen

Elastische Neutrinostreuung(ES): Relative Stärke ne zu (nm + nt) 7 zu 2 e- 1) Vorwärts-Streuung e- (fast) νe νx e- (fast) W+ Z0 + e- e- νe νx : 6 1:1:1 Amand Faessler, Tuebingen

Amand Faessler, Tuebingen Geladener Strom W+ 2) Rückwärts-Streuung der e- P P e- W+ νe Deuteron (p + n) Misst nur ne Amand Faessler, Tuebingen

3) Aufbruch des Deuterons p n Nachweis der Neutronen durch Einfang an Salz (NaCl) γ (8 MeV). Misst ne + nm +nt mit gleichem Gewicht: Totaler Neutrinofluß. nx Z0 d nx

Vorwärts-Streuung : n-e zu (n-m und n-t) : 7 zu (2) SSM = Standard Solar model (Bahcall and Pinsenaux 2005) n Vorwärts-Streuung : n-e zu (n-m und n-t) : 7 zu (2) Rückwärts-Streuung: sensitiv auf Elektronneutrinos Deuteron-Aufbruch: sensitiv auf n-e, n-m, n-t total

Alle in der Sonne produzierten Elektron-Neutrinos kommen auf der Erde an. Sie haben sich nur teilweise in Müon- und Tauon-Neutrinos oszilliert. Art MacDonald und die SNO-Kollaboration haben damit das lang existierende Sonnen-Neutrino-Rätsel gelöst. Deshalb hatte ich ihn für den Nobelpreis vorgeschlagen. ENDE