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Blick ins Innere des Borexino-Detektors und Oberfläche der Erde. Abb./©: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Signale aus dem Erdinneren: Borexino-Experiment veröffentlicht neue Daten zu Geoneutrinos

Exklusiver Einblick in Prozesse und Verhältnisse im Erdinneren

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Borexino-Kollaboration, an der auch Forscher des Exzellenzclusters PRISMA+ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) beteiligt sind, haben neue Ergebnisse zur Messung von Neutrinos vorgelegt, die aus dem Innern der Erde stammen – sogenannte Geoneutrinos. Die schwer fassbaren "Geisterteilchen" interagieren nur äußerst selten mit Materie, was ihren Nachweis schwierig macht. In der neu vorgestellten Analyse konnten die Forscher ihren Datensatz mit 53 in Borexino gemessenen Ereignissen fast verdoppeln. Die Ergebnisse geben einen exklusiven Einblick in Prozesse und Verhältnisse im Erdinneren, die bis heute immer noch rätselhaft sind.

Unser Planet leuchtet, auch wenn es mit dem bloßen Auge nicht zu sehen ist. Grund dafür sind die Geoneutrinos, die in radioaktiven Zerfallsprozessen im Innern der Erde entstehen. Jede Sekunde durchdringt etwa eine Million davon jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche. Der Borexino-Detektor im größten Untergrundlabor der Welt, dem Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italien, ist eines der wenigen Neutrinoexperimente weltweit, die in der Lage sind, die spukhaften Teilchen zu erfassen.

Borexino sammelt seit mehr als zehn Jahren Daten über Neutrinos

Bereits seit 2007 sammeln Forscher mit Borexino Daten über Neutrinos. Bis 2019 konnten sie doppelt so viele Ereignisse wie zum Zeitpunkt der letzten Auswertung im Jahr 2015 registrieren und damit die Unsicherheit der Messungen von 27 auf 18 Prozent herunterschrauben, was auch auf neue Analysemethoden zurückzuführen ist.

"Geoneutrinos sind die einzigen direkten Signale der radioaktiven Zerfälle, die im Erdinneren stattfinden und einen noch unbekannten Anteil der Energie erzeugen, die die gesamte Dynamik unseres Planeten antreibt", erklärt Prof. Dr. Livia Ludhova, derzeit eine der beiden wissenschaftlichen Koordinatoren von Borexino und Leiterin der Neutrino-Gruppe des Instituts für Kernphysik am Forschungszentrum Jülich.

Das Innere der Erde baut sich in drei Schalen auf: die feste Erdkruste bis etwa 50 Kilometer Tiefe, der zähflüssige Erdmantel bis 2.900 Kilometer Tiefe sowie der geschmolzene äußere und der darunterliegende feste innere Erdkern. Gängige Modelle erwarten einen Großteil des Geoneutrino-Signals aus der Erdkruste, einen geringeren Beitrag aus dem Mantel und praktisch keine Geoneutrinos aus der Kernregion. Mit den neuen Ergebnissen von Borexino ist es den Forschern nun erstmals gelungen, den Beitrag von Geoneutrinos aus dem Erdmantel getrennt vom Signal der Lithosphäre zu bestimmen, die die Erdkruste und die obersten Mantelschichten umfasst. Mehr erfahren...

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