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China baut riesiges Unterwasserteleskop, um Ursprünge kosmischer Strahlung zu suchen

Mithilfe eines riesigen Unterwasserteleskops will China Neutrinos aufspüren – und damit die Ursprünge kosmischer Strahlung. Trident soll bis zu 10.000 Mal so leistungsfähig sein wie bisherige Neutrino-Detektoren – aber bald schon wieder übertroffen werden.

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Neutrinos: Trident soll unter Wasser nach „Geisterteilchen“ suchen. (Bild: Shanghai Jiao Tong University)

Seit seiner Fertigstellung im Jahr 2010 verbucht Icecube, der derzeit weltgrößte Neutrino-Detektor der Welt, rund 100.000 Neutrino-Detektionen pro Jahr. Die Beobachtung der Neutrinos verspricht Informationen über die Ursprünge kosmischer Strahlung, die etwa durch Licht nicht geliefert werden können.

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Unterwasserteleskop: Nachweis von Neutrinos

Icecube befindet sich tief im Eis am Südpol und nutzt einen Kubikkilometer Gletschereis als natürliches Medium. Der Nachweis eines Neutrinos kann erfolgen, wenn es etwa mit einem Eis- oder Wassermolekül zusammenstößt.

Die dabei entstehenden Lichtsignale (Tscherenkow-Licht) werden mit Tausenden von Lichtsignalen eingefangen, die sich in an Hunderte Meter langen Schnüren befestigten Glaskugeln befinden.

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Trident wird weltgrößter Neutrino-Detektor

China bringt jetzt ein eigenes Unterwasserteleskop auf den Weg, das Icecube in Größe und Detektionserfolg um einiges übertreffen soll. So soll das überwachbare Volumen des Trident-Projekts (Tropical Deep-Sea Neutrino Telescope) rund 7,5 Kubikmeter umfassen.

Es soll dadurch wesentlich empfindlicher sein und eine 10.000 Mal höhere Leistungsfähigkeit haben als Icecube, wie die South China Morning Post schreibt. Demnach wird Trident in rund 3,5 Kilometern Tiefe im südchinesischen Meer versenkt werden. Die Nähe zum Äquator soll die Häufigkeit potenzieller Neutrino-Detektionen erhöhen.

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Kosmische Strahlung und dunkle Materie im Visier

Das Unterwasserteleskop soll chinesischen Forscher:innen zufolge auch dabei helfen, Raum-Zeit-Symmetrien zu testen, nach Quantengravitation zu suchen und indirekt dunkle Materie aufzuspüren.

Bis Trident aber seinen Betrieb aufnimmt, wird es noch einige Jahre dauern. Geplant ist ein Testbetrieb ab 2026. Im Jahr 2030 soll der chinesische Neutrino-Detektor dann voll funktionstüchtig sein.

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Nur zwei Jahre später droht Trident aber schon wieder die Ablösung als dann wohl größter Neutrino-Detektor der Welt. Denn im Jahr 2032 soll die zweite Generation des Icecube-Teleskops an den Start gehen – und dann ein Volumen von acht Kilometern haben.

Neue Icecube-Generation sucht Geisterteilchen

Icecube-Gen2 soll dann mit neuen Sensoren, besseren Kalibrationsmethoden und künstlicher Intelligenz auf die Jagd nach den auch „Geisterteilchen“ genannten Neutrinos gehen. So sollen Neutrinos aus dem All leicht von jenen unterschieden werden können, die erst durch Teilchenkollisionen in der Erdatmosphäre entstehen.

Statt bisher rund 100.000 soll die zweite Generation von Icecube künftig eine Million Neutrino-Detektionen pro Jahr erreichen können. Schon im kommenden Jahr soll ein Upgrade das aktuelle Icecube-Teleskop deutlich verbessern.

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Neutrinos durchdringen Planeten und Sterne

Neutrinos sind nicht zu sehen und zu spüren. Sie kommen in unglaublicher Anzahl vor und durchdringen beinahe so schnell wie das Licht Planeten und selbst heiße Sterne, als wären diese nicht vorhanden.

Verdacht einer fünften physikalischen Kraft erhärtet sich Quelle: CERN/Peter Ginter

Dadurch lässt sich ihr Ursprung leichter nachvollziehen. Sie entstehen unter anderem in Supernova-Explosionen, bei radioaktivem Zerfall und kosmischer Strahlung, aber auch in Partikelbeschleunigern und Atomkraftwerken auf der Erde.

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