Das Myon- und das Tau-Neutrino

Das Myon- und das Tau-Neutrino Emanuel Jacobi Ein Vortrag im Rahmen des Seminars "Neutrinos" an der RWTH-Aachen, WS03/04 10.11.2003 Contents 1 Einleitung 2 2 Die Entdeckung des 3 2.1 Die Idee der Familienstruktur.................... 3 2.2 Versuchsaufbau:............................ 4 2.3 Abschirmung............................. 5 2.4 Ergebnis................................ 6 3 Die Entdeckung des 8 3.1 Aufbau................................ 8 3.2 Auswertung.............................. 11 4 Wieviele Neutrinoarten gibt es? 15 5 Bibliographie 17 5.1 Literaturnachweis........................... 17 5.2 Bildnachweis............................. 17 1

1 Einleitung Im Standardmodell der Elementarteilchenphysik unterscheidet man Fermionen, Teilchen mit halbzahligem Spin und Bosonen, Teilchen mit ganzzahligem Spin. Die Fermionen, zu denen auch die Neutrinos gehören, sind wiederum in Quarks und Leptonen aufgeteilt. Sowohl Quarks, als auch Leptonen teilen sich in drei Familien auf, jede Familie hat zwei Mitglieder. Die folgende Tabelle [i] zeigt eine Übersicht über die Quarks und Leptonen: Flavor Masse Ladung u up 2,3 MeV 2/3 d down 6,7 MeV -1/3 c charm 1,79 GeV 2/3 s strange 130 MeV -1/3 t top 175 GeV 2/3 b bottom 4,2 GeV -1/3 Flavor Masse Ladung e e-neutrino < 3 ev 0 e Elektron 0,511 MeV -1 -Neutrino < 0,2 MeV 0 Myon 106 MeV -1 -Neutrino < 18,2 MeV 0 Tauon 1777 MeV -1 Die Quarktheorie wurde erstmals 1964 vorgeschlagen. Damals waren das u,d und s Quark bekannt. Zehn Jahre später, 1974 wurde das c Quark entdeckt. Die Theorie schien vervollständigt, da man mit u,d und c,s zwei abgeschlossene Quarkfamilien hatte. 1977 wurde im Fermilab das b Quark entdeckt, aufgrund der Familienstruktur wurde das t Quark postuliert, nachgewiesen hat es schliesslich 1995 wiederum das Fermilab. Nachdem das Elektron schon lange bekannt war, wurde das Myon 1937 von C.Anderson (*1905 y1991) und S.Neddermeyer (*1907) aus Nebelkammeraufnahmen kosmischer Strahlung entdeckt. Das Myon hat eine durchschnittliche Lebensdauer von 2; 2 10 6 s [i]. Dann zerfällt es in ein Elektron und zwei Neutrinos. Figure (1 ) zeigt auf der linken Seite ein Pion, welches in ein Myon und ein nicht sichtbares Neutrino zerfällt. Nach etwa 600m zerfällt dann das Myon. Figure 1: Myonenspur Das Tau Lepton wurde 1975 am SPEAR Collider bei e + e Kollisionen entdeckt. Es hat eine durchschnittliche Lebensdauer von 2; 9 10 13 s [i]. Aufgrund der geringen Zerfallslänge misst man nicht das Tau direkt, sondern dessen Zerfallsprodukte. Die deutlichste Signatur für ein Tau Ereignis zeigt Figure (2 ). Durch eine e + e Kollision entsteht ein + Paar. Das eine Tau zerfällt in ein Elektron und zwei Neutrinos, das andere in ein Myon und zwei Neutrinos. Gemessen werden also genau ein Elektron und ein Myon. 2

Figure 2: Tau Signatur 2 Die Entdeckung des 2.1 Die Idee der Familienstruktur Bis Ende der 50er Jahre ging man davon aus, daßnur eine Neutrinosorte existiert. Der damals bereits in der Sowjetunion forschende, italienische Physiker Bruno Pontecorvo (*1913 y1993) beschäftigte sich mit der Frage, warum sich das beim -Zerfall auftretende Neutrino und das ebenfalls entstehende Antineutrino nicht annihilieren.! e + e + (1) Es war bekannt, daßteilchen und Antiteilchen sich gegenseitig vernichten, ihre Masse in Energie konvertieren und in Form eines Photons abstrahlen, wenn das Teilchen und das Antiteilchen in allen Eigenschaften identisch sind. Als mögliche Lösung seiner Frage äußerte Pontecorvo die Idee, daßdie beiden Neutrinos sich unterscheiden, es also verschiedene Arten von Neutrinos gibt. Wenn das Neutrino und das Antineutrino nicht vom gleichen Typus sind, dann können sie sich auch nicht annihilieren. Aber inwiefern könnten sie sich unterscheiden? Am vielversprechendsten war es, eine neue Erhaltungsgröße einzuführen. Angenommen das beim -Zerfall auftretende Neutrino trage eine Eigenschaft des mit sich, eine Art "Myonenhaftigkeit". Das Antineutrino dieses Zerfalls hingegen trage eine "Elektronenhaftigkeit" mit sich, die sich mit der "Elektronenhaftigkeit" des entstehendem Elektrons ausgleicht. Diese Eigenschaft kann nicht erzeugt oder vernichtet werden. Wenn z.b. ein Myon vernichtet wird, so geht dies nur mit einem Antimyon (welches dann ja die umgekehrte "Myonenhaftigkeit" trägt), oder es entsteht ein anderes Teilchen, welches die "Myonenhaftigkeit" weiterträgt. Dieses Konzept paßte auch zu dem Betazerfall n! p + e + e, das Antineutrino gleicht die "Elektronenhaftigkeit" mit dem Elektron aus. Die Idee der Leptonen avourzahl war geboren. [ii] Um dieses Konzept zu überprüfen schlug Pontecorvo vor, Neutrinos aus dem Pionenzerfall! + auf einen Detektor zu schießen, der nach dem selben Prinzip funktionierte, wie der von Cowan und Reines beim Nachweis des Neutrinos. Die Frage war, ob wie bei Cowan und Reines, Elektronen erzeugt werden. 3

Wenn das Neutrino des Pionenzerfalls sich von dem Neutrino des Betazerfalls unterscheiden sollte, dann dürften keine Elektronen in inversen Betazerfällen produziert werden. + n! p + e (2) Der Beschleuniger mit dem Pontecorvo die Experimente durchführen wollte wurde jedoch nie gebaut, so daßdie Theorie zunächst nicht überprüft werden konnte. Doch unabhängig davon hatte Melvin Schwartz (*1932) im Jahr 1960 dieselbe Idee. Er forschte im Rahmen seiner Arbeiten zur Untersuchung der schwachen Wechselwirkung mit Neutrinos. Ihn interessierte das Verhältnis! e +! e + + Für den Fall, daßnur eine Neutrinoart existiert, hatte G. Feinberg (*1933 y1992) 1958 ein Verhältnis der Zerfallswahrscheinlichkeiten in der Größenordnung von 10 4 [iii] errechnet. Doch schon damalige Messungen ergaben einen Wert von. 10 8 [iii]. Für den Fall, daßes verschiedene Neutrinos gäbe, sollten gar keine Elektronen entstehen. So kam Schwartz auf dieselbe Idee wie Pontecorvo. Doch im Gegensatz zu Pontecorvo hatte Schwartz Zugri auf einen geeigneten Beschleuniger, das AGS (Alternating Gradient Synchrotron) in Brookhaven, den leistungsfähigsten Beschleuniger seiner Zeit mit einer maximalen Energie von 30GeV. 2.2 Versuchsaufbau: Das AGS beschleunigt Protonen auf 15GeV [iii]. Diese werden auf ein dünnes Beryllium Target abgelenkt. Dort entstehen Pionen, die einen leicht aufgefächerten Strahl bilden, der in 21m Entfernung vom Target auf eine Stahlabschirmung tri t. Auf diesem Weg zerfallen etwa 10% der Pionen zu Myonen und -Neutrinos. +! + +! + (4) Die Abschirmung schützt den Detektor vor den Pionen und den Myonen, nur die Neutrinos können nahezu ungehindert passieren. Somit war es möglich einen Neutrinostrahl zu erzeugen. Den Versuchsaufbau zeigt Figure (3 ). Die Abschirmung wurde aus der Panzerung eines alten Schlachtschi es gebaut, welche günstig erworben wurde, da die Nevis Laboratorys, an denen Schwartz forschte der US Navy gehören. Mit einer Dicke von 13; 5m reicht die Abschirmung bis zu einer Protonenenergie im Beschleuniger von etwa 17GeV, es konnte also nicht die maximale Energie des Beschleunigers genutzt werden. Hinter der Abschirmung werden die Neutrinos schließlich in einer Funkenkammer detektiert. Diese bestand aus 10 Modulen mit einer Masse von jeweils 1 Tonne. Jedes Modul war aus 9 Aluminiumplatten aufgebaut, deren Zwischenräume mit Neon gefüllt waren. Die Neutrinos reagieren mit den Neutronen des Aluminiums nach dem Prinzip des inversen Betazerfalls. Es wurde sowohl nach der Reaktion + n! p + e, als auch nach der Reaktion + n! p + gesucht. Wenn nur Myonen, aber (3) 4

Figure 3: Aufbau des Experimentes keine Elektronen detektiert werden, dann sollte dies die Theorie der verschieden Neutrinos beweisen. Die in der Funkenkammer entstehenden geladenen Partikel hinterlassen Spuren ionisierten Neons. Ein Szintillator triggert eine Hochspannung, die zwischen den Platten angelegt wird und somit die Spuren als eine Reihe von Funken sichtbar macht. Elektronen und Myonen hinterlassen in der Funkenkammer eine charakteristische Signatur: Die Elektronen verlieren schnell an Energie, die in Form von Photonen abgestrahlt wird, welche wiederum spontan ein Elektron-Positron Paar bilden, die ihrerseits Spuren hinterlassen. Es entsteht ein Schauer, die Spur fächert sich auf. Die typische Signatur zeigt Figure (5 ). Myonen hingegen strahlen aufgrund ihrer höheren Masse weniger Energie ab und hinterlassen eine längere, gerade Spur, wie in Figure (6 ) zu sehen. 2.3 Abschirmung Von oben kommend können pro Sekunde einige hundert kosmische Partikel die Funkenkammer triggern. Deshalb wurden an allen Seiten Veto Szintillatoren angebracht um ungewollte Teilchen zu kennzeichnen. Ist ein geladenes Teilchen in die Kammer sowohl eingetreten, als auch aus der Kammer ausgetreten, dann wurde die Hochspannung nicht getriggert. Nur wenn ein geladenes Teilchen die Kammer verlassen hat, ohne daßein geladenes Teilchen in die Kammer eingetreten ist, dann ist das Teilchen in der Kammer entstanden und somit interessant für diesen Versuch. Weiterhin machte man es sich zu Nutze, daß Neutrinoereignisse nur für einen sehr kurzen Zeitraum zu erwarten sind, nachdem Protonen den Beschleuniger verlassen haben. Die Zeitintervalle in denen Protonen austreten wurden auf 20nsec reduziert und ein Cerenkov Zähler im Pionenstrahl machte die Funkenkammer jeweils für 30nsec scharf, wenn Neutri- 5

Figure 4: Melvin Schwartz vor der Funkenkammer nos erwartet wurden. Somit konnte durch eine Verkürzung der "on time" der kosmische Untergrund minimiert werden. 2.4 Ergebnis An den 25 "guten" Tagen in dem Zeitraum von einem knappen Dreivierteljahr in dem das Experiment lief, war der Detektor insgesamt nur 5,5 Sekunden scharf. Dies reichte jedoch für 440 kosmische Ereignisse trotzdem den Zähler auszulösen. In derselben Zeit passierten 10 14 Neutrinos den Detektor von denen 29 in der Funkenkammer reagierten. Alle reagierenden Neutrinos produzierten Myonen. Gäbe es nur eine Neutrino-Sorte, hätten etwa gleichviel Elektronen wie Myonen entstehen sollen. [viii] Der erste Beweis war erbracht, die Neutrinos aus dem Pionenzerfall sind andere Teilchen als die Neutrinos aus dem Betazerfall, das Konzept der Leptonen avourzahl hatte seine Bewährungsprobe bestanden. Für diesen Nachweis bekamen Melvin Schwartz, Leon M. Ledermann (*1922) und Jack Steinberger (*1921) im Jahre 1988 den Nobelpreis für Physik. 6

Figure 5: Signatur eines Elektrons Figure 6: Signatur eines Myons 7

3 Die Entdeckung des 3.1 Aufbau Nach der Entdeckung des Tau-Leptons wurde schnell das Tau-Neutrino postuliert. Der Nachweis des Tau Neutrinos gelang schließlich im Jahr 2000 durch DONUT (Direct Observation of NU Tau), einer Japanisch, US-Amerikanisch, Griechisch, Koreanischen Zusammenarbeit am Fermilab in Illinois. Der Nachweis erwies sich als schwierig, da Neutrinos nicht direkt, sondern nur durch ihre geladenen Leptonenpartner nachgewiesen werden können. + n! + p (5) Die Lebensdauer des Tau-Leptons beträgt aber nur 291f sec [i]. Weiterhin sind Tau-Neutrinos selten. So waren von den 10 4 bei DONUT nachgewiesenen Neutrinos nur 4 Tau Neutrinos. Das DOUNT Experiment wurde am TeVatron Beschleuniger durchgeführt. 800GeV Protonen wurden auf einen Wolframblock geschossen. In diesem Beam Dump entstehen D S Mesonen sowie andere Charm-Partikel. Diese zerfallen in und. Die mittlere Energie der beträgt 56GeV. Im Gegensatz zu dem Experiment des Nachweises, bei dem das Target dünn war, damit die Pionen entweichen konnten, ist das Target diesmal ein dicker Block, indem die hier unerwünschten Teilchen, insbesondere und K wechselwirken, bevor sie zerfallen und somit andere Neutrinos erzeugen. Die aus dem D S Zerfall werden durch den Block nicht aufgehalten. Die passieren dann eine Abschirmeinheit um schließlich auf den Detektor zu tre en. Figure (7 ) zeigt den Aufbau schematisch. Die Abschirmung besteht aus drei Teilen, zu sehen in Figure (8 ): Zuerst werden die meisten geladenen Teilchen mit einem Dipolmagneten, SELMA herausge- ltert. Nur noch hochenergetische Myonen durchdringen diesen ersten Filter. Deshalb passiert der Strahl anschließend einen torodialen Magneten, MuSweep2, der die Myonen seitlich ablenkt und somit am Detektor vorbei lenkt. Zuletzt mußder Strahl noch durch eine 17m dicke Stahlabschirmung, wo verbleibende Partikel ausge ltert werden sollen. Dennoch scha en es pro Protonenpuls von 10 13 Protonen noch etwa 2000 Myonen durch die Abschirmung und tre en auf den Detektor. Der Detektor besteht aus 4 Hauptteilen. Zunächst aus einem Myonenidenti zierer mit dessen Hilfe man unterscheiden kann ob ein -Lepton in Elektronen oder Myonen zerfallen ist. In 17% aller Zerfälle entstehen [v]. Mit Hilfe dieser Myonen kann man so die Vertices rekonstruieren. Der Myonenidenti zierer besteht aus mit Ar und CO 2 gefüllten Proportionalzählrohren, in denen geladene Teilchen durch ein elektrisches Feld beschleunigt werden und in Wechselwirkung mit dem Gasgemisch eine Kaskade geladener Teilchen erzeugen, die leicht gemessen werden können. An den Stellen des höchsten Myonen usses be nden sich statt dessen Szintillatoren, um die hochenergetischen Myonen aus dem Strahl zu detektieren, die das Proportionalzählrohr überlasten würden. An nächster Stelle im Detektor kommt ein Kalorimeter, welches die Energie von Elektronen aus Zerfällen und e Events mißt. Dies funktioniert 8

Figure 7: Aufbau des DONUT Experimentes Figure 8: Abschirmung 9

mit Hilfe von Szintillatoren und Bleiglas, in dem durch die Elektronen Cerenkov Licht erzeugt wird, welches mit einem Photomultiplier registriert wird. Hinter dem Kalorimeter be ndet sich eine Driftkammer, um die Spuren der Zerfallsprodukte der entstehenden zu rekonstruieren. Dort werden Ladung und Impuls bestimmt, falls ein Event registriert wurde. Die Driftkammer ist in viele kleine, mit Gas gefüllte Zellen eingeteilt, welche mit Drähten durchzogen sind, an denen eine Hochspannung anliegt. Senkrecht dazu be nden sich Sensordrähte, denen gegenüber die Spannung abfällt. Tri t ein geladenes Teilchen auf ein Atom, so ionisiert es dies. Die befreiten Elektron werden durch das elektrische Feld beschleunigt und ionisieren ihrerseits wieder andere Atome. An den Sensordrähten kann schließlich ein elektrisches Signal gemessen werden. Durch die vielen kleinen Zellen kann man den Weg der Teilchen durch die Driftkammer verfolgen. Mit Hilfe eines Magnetfeldes des Analysemagnetes ROSIE wird das Teilchen auf eine Kreisbahn gezwungen, so läßt sich auch noch der Impuls der Teilchen bestimmen, welcher Proportional zu dem Ablenkungsradius, der Ladung und dem Magnetfeld ist. Es gilt: p = qrb. Ob ein Ereignis stattgefunden hat wird wiederum durch Szintillatoren bestimmt, die die Datenakquise triggern, je nachdem ob ein geladenes Teilchen den Detektor nur durchquert oder in dem Detektor entstanden ist. Figure 9: Aufbau des Detektors Das Herzstück des Detektors sind die Emulsionstargets. Da -Leptonen eine mittlere Zerfallslänge von nur 2,3mm haben ist ein sehr fein au ösender Detektor notwendig. Hauptsächlich aus Kostengründen gab es verschiedene Arten von Emulsionstargets. Die Bulk-Emulsionstargets bestehen aus Modulen 10

gefüllt AgBr in Gelatine. Einfallende reagieren mit dem AgBr und erzeugen -Leptonen. Die ECC-Emulsionstargets sind zusätzlich mit Stahlplatten durchzogen, in denen es aufgrund der höheren Masse viel wahrscheinlicher ist, daß ein mit einem Kern reagiert. Weiterhin gab es Kombinationen aus Bulk und ECC-Targets. + n! + p (6) Die -Leptonen ionisieren das AgBr auf die gleiche Art und Weise, wie Licht einen Foto lm belichtet. Anschließend kann, analog zu dem Prozeßder herkömmlichen Fotogra e, das Emulsionstarget entwickelt werden und die Spuren so sichtbar gemacht werden. Ein Beispiel eines entwickelten Emulsionstargets zeigt Figure (10 ). Zur Entwicklung wird das belichtete Target in dünne Scheiben Figure 10: Scan eines Emulsionstargets geschnitten und nach der Entwicklung gescannt. Das Zusammensetzen der einzelnen Bilder geschieht mit Hilfe von Markierungen, die mit 55 F e vorher angebracht wurden. Weiterhin helfen die Spuren kosmischer Myonen beim exakten Zusammensetzen der Einzelbilder. Ein Nachteil der Emulsionstargets ist die fehlende Zeitau ösung. Die Emulsionstargets sind mit szintillierenden Glasfasern durchzogen, um schon vor der Entwicklung des Targets bestimmen zu können wann und wo geladene Teilchen durchgegangen sind. 6000 Fasern durchziehen das Target in u,v und x Richtung und ermöglichen dadurch die Vertices zu berechnen. 3.2 Auswertung Durch die zurückberechneten Vertices ist der Ort der Reaktion grob bekannt. Zunächst wird ein 5 5 20mm 3 großes Stück gescannt. In einem solchem Stück ndet man typischerweise 10 5 Spuren. Von diesen werden zunächst alle verworfen, die nicht in dem Stückchen entstanden sind, sondern es nur durchquert 11

haben. Von den in dem Stück entstandenen Vertices werden sämtliche verworfen, die nur eine oder zwei Spuren besitzen. Der Rest wird mit 6m feiner Au- ösung gescannt und ausgewertet. Bisher hat die Auswertung 5 Tau-Neutrinos nachweisen können. Abbildung (12 ) zeigt ein Zerfall! e. Der Vertex wurde durch die Spektrometer-Daten entdeckt und konnte beim feinen Scan als Tau Event identi ziert werden. Zwei nicht identi zierte Teilchen (graue Linien) und ein Tau sind in dem Punkt entstanden, wo ein Tau Neutrino mit einem Kern reagiert hat und u.a. seinen geladenen Leptonenpartner, das Tau produziert hat. Das Tau kann durch den charakteristischen "Kink" identi ziert werden, jenen Knick an dem der Track abrupt die Richtung ändert, weil das Tau zerfallen ist, hier neben Neutrinos in ein Elektron. Die Abbildung zeigt das selbe Event aus verschiedenen Perspektiven. Figure (13 ) zeigt einen Blickwinkel in verschiedenen Skalen. Zunächst im Emulsionstarget im Millimeterbereich und dann im Dezimeterbereich, der die Verfolgung des Tracks mit den szintillierenden Glasfasern zeigt. Außerhalb des Emulsionstargets gibt es zwei Spuren von Elektronen, die in Frage kommen das Elektron aus dem Tau Zerfall in der Emulsion zu sein. Auf der Meterskala sieht man das Event in Figure (14 ). Das Elektron durchquert nach den Emulsionstargets mit den szintillierenden Glasfasern zunächst die Ablenkmagneten, dann die Driftkammer, das Kalorimeter und schließlich den Myonenidenti zierer. Der Nachweis war, lang ersehnt, gelungen. Am 21.Juni 2000 verö entlichte das Fermilab die Meldung, es gäbe erste direkte Belege dafür, daßdas seit 25 Jahren postulierte -Neutrino tatsächlich existiert. 12

Figure 11: Aufbau des Targets Figure 12: Event 3024/30175 13

Figure 13: Event 3024/30175 Figure 14: Event 3024/30175 14

4 Wieviele Neutrinoarten gibt es? Ist die Anzahl der Leptonen mit den drei Familien Elektron, Myon und Tau abgeschlossen, oder steht für die Zukunft noch die Entdeckung weiterer Leptonenfamilien aus? Um diese Frage zu beantworten gibt es einige Möglichkeiten, exemplarisch beschränke ich mich auf die Bestimmung der Anzahl der Leptonenfamilien aus dem Z 0 Zerfall. Ein Z 0 Boson zerfällt in ein Fermion-Antifermionpaar: Z 0! f + f Die gesamte Zerfallsbreite Z ist die Summe der Partialbreiten: Z = X f f Die einzelnen Partialbreiten sind die hadronischen mit h = u + d + s + c + b (Zerfälle in Top-Quarks kommen aufgrund der hohen t-masse nicht vor), die geladenen leptonischen mit jeweils gleicher Partialbreite für jedes Lepton l = e = =, sowie die Partialbreiten der Zerfälle in Neutrinos, welche für alle Neutrinoarten gleich sind, aber aufgrund des geringen Wirkungsquerschnittes von Neutrinoreaktionen nicht direkt gemessen werden können. Es gilt: invisible = N : (7) Der nicht direkt meßbare Anteil der gesamten Zerfallsbreite ist also abhängig von der Anzahl der Neutrions N. Für die gesamte Zerfallsbreite des Z 0 Zerfalls gilt somit: Z = N + 3 l + h (8) es folgt für Anzahl der Neutrinos: N = Z 3 l h Die einzelnen Partialbreiten können berechnet werden. Es gilt (9) f = N f c p 2 12 G f m 3 Z (g f2 V + gf2 A ) (10) wobei G f die Fermikonstante, m Z die Masse des Z 0, Nc f der Farbfaktor und g f V und gf V die entsprechenden Kopplungskonstanten sind. Mißt man nun die gesamte Zerfallsbreite, so läßt sich die Neutrinoanzahl berechen. Die Z 0 Zerfallsbreite wurde in mehreren Experimenten gemessen. So wurden insebesondere im 15

CERN am LEP Elektronen und Positronen aufeinander geschossen und u.a. am ALEPH-Detektor der Wirkungsquerschnitt in Abhängigkeit der Schwerpunktsenergie gemessen. In dem Energiebereich um die Masse des Z 0 (91; 188GeV ) [i] hat der Wirkungsquerschnitt aufgrund der Z 0 Resonanz, ein Maximum. Die Breite dieser Verteilung, also die Energieunschärfe der Resonanz ist die Zerfallsbreite. Der Zusammenhang zwischen Wirkungsquerschnitt und Zerfallsbreite entspricht der Breit-Wigner Form. Es gilt: f s (s m 2 z) + s2 2 z m 2 z (11) Figure (15 ) zeigt den Wirkungsquerschnitt in Abhängigkeit der Schwerpunktsenergie im Bereich p s m z nach den ALEPH-Mesungen.Die schwarzen Figure 15: Z 0 Resonanz Punkte bezeichnen die Meßwerte. Der rote Graph zeigt den Verlauf des Wirkungsquerschnittes unter der Annahme von N = 2, der Blaue unter der Annahme von N = 3 und der Grüne unter der Annahme von N = 4. Der Fit der Meßwerte ergibt einen Wert von N = 2; 994 0; 012 [i]. Laut den Meßwerten von ALEPH ist für die Zukunft also keine Entdeckung einer neuen Neutrinofamilie zu erwarten und drei Familien bilden eine abgeschlossene Einheit 16

5 Bibliographie 5.1 Literaturnachweis [i] Eur. Phys. J. C 15, (2000) 1-878 [ii] C. Sutton: Spaceship Neutrino, Cambridge University Press, Cambridge (1992) [iii] G. Danby et al.: Phys. Rev. Lett. 9 (1962) 36 [iv] http://www.nobel.se/physics/laureates/1988/ (Stand: 24.06.2003) [v] http://www-donut.fnal.gov (Stand: 19.11.01) [vi] K. Kodama, et.al.: Physics Letters B 504 (2001) 218-224 [vii] K. Kodama, et.al., NIM A 493 (2002) 45 [viii] N. Schmitz: Neutrinophysik, Teubner, Stuttgart (1997) [ix] D. Buskulić et al. (ALEPH): Z. Phys. C60 (1993) 71 5.2 Bildnachweis [3] http://www.nobel.se/physics/educational/poster/1988/neutri_2.gif [4] C. Sutton: Spaceship Neutrino, Cambridge University Press, Cambridge (1992) 86 [5] G. Danby et al.: Phys. Rev. Lett. 9 (1962) 36 [6] G. Danby et al.: Phys. Rev. Lett. 9 (1962) 36 [7] http://www-donut.fnal.gov/web_pages/donut/design/general.jpg [8] http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/neutrino/discovery/photos/beam.eps [9] http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/neutrino/discovery/photos/detector.eps [10] http://science.nasa.gov/newhome/headlines/images/minos/tracks.jpg [11] http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/neutrino/discovery/photos/target.eps [12] http:// ab.phys.nagoya-u.ac.jp/~nonaka/graph/3024_30175_s.ps [13] http:// ab.phys.nagoya-u.ac.jp/~nonaka/graph/3024_30175_lv.ps [14] http:// ab.phys.nagoya-u.ac.jp/~nonaka/graph/3024_30175_lv.gif [15] http://alephwww.physik.uni-siegen.de/~brandt/abend/folie83.gif 17