Nobelpreis für Physik

Nobel physics prize awarded for detection of cosmic neutrinos

www.nature.com/articles/d41586-026-03092...33f35e09ea-501815778

Der aus Belgien stammende Physiker Francis Halzen hat den Nobelpreis für Physik 2026 für seine Arbeiten zum Nachweis hochenergetischer, schwer fassbarer Teilchen – sogenannter Neutrinos – erhalten, die aus den Tiefen des Weltraums stammen. Sein bahnbrechender Beitrag ist die Errichtung eines riesigen Detektors, des IceCube-Neutrino-Observatoriums, am Südpol.

Halzen, der an der University of Wisconsin–Madison tätig ist, erhält das gesamte Preisgeld in Höhe von 12 Millionen Schwedischen Kronen (1,2 Millionen US-Dollar), wie die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften am 6. Oktober in Stockholm bekannt gab.

Nach den Photonen sind Neutrinos die zweithäufigsten Teilchen im Universum.

Im Jahr 2014 entdeckte IceCube drei Neutrinos, deren Energien alle bisherigen Werte bei Weitem übertrafen. Sie erhielten die Spitznamen Bert, Ernie und Big Bird und wiesen Energien im Petaelektronenvolt-Bereich auf – das ist tausendmal mehr Energie, als in den leistungsfähigsten Teilchenbeschleunigern der Erde erzeugt wird.

Inzwischen sind einige "Hochenergetische" detektiert worden, sie wirken gravitativ und man nennt sie Hot Dark Matter. Aber wer weiß, wenn es die Zweithäufigsten Teilchen im Universum sind, stellt sich vielleicht - natürlich rein hypothetisch - irgendwann heraus, was heute als undenkbar gilt (CDM) ...

Beste Grüße,
Mondlicht

Mondlicht2 schrieb:

"Hochenergetische"

Für Neutrinos gilt der GZK-Cutoff nicht, sie reagieren so gut wie gar nicht mit der CMB, sondern eher noch gegenseitig.

Egzk ≈ c²mp·c²mpi°/(kB·T) = 9,613 J = 6e+19 eV
Enyₒᵤₜ = zny³kTny = 17319995926327278 J = 1e+35 eV ≫ EP

Die normalen sog GZK-Neutrinos werden hingegen in der Höhenstrahlung erzeugt.

Wenn man die Dichte und Entfernung vergleicht, müsste die Häufigkeit kosmischer Ereignisse in einer Entfernung D gleich oft detektiert werden wie innerhalb der Milchstraße
D = RO·ρGal/ρb = 426 Mrd ly ≫ rH
Es zeigt sich also, dass die Häufigkeit viel geringer sein muss, aber nicht verschwindet.
inkl Rotverschiebung ergibt sich die Wahrscheinlichkeit 
Puni =  1/z·Pgal·D/RO·ρb/ρGal = Pgal·rH/RO·ρb/ρGal = 3,4%·Pgal

Sofern die Messungen davon abweichen sollten, kann es an einer geringen Aktivität der Milchstraße liegen.
 

Beachtlich finde ich die Rolle der Neutrinos bei einer Supernova (Typ II). Am Ende seines Lebens wenn ein Stern in einer Supernova kollabiert, wird er nicht durch das sichtbare Licht zerrissen, sondern vor allem durch einen gigantischen Ausbruch von Neutrinos (Neutrinoburst). Und tatsächlich tragen diese winzigen, fast masselosen Geisterteilchen rund ca. 99 % der gesamten Energie der Supernova fort.

Ich finde es immer faszinieren wenn man dazu dann überlegt, das 60 bis 70 Milliarden Neutrinos pro cm² jede Sekunde durch mit fliegen, also so ungefähr ein Fingernagel. Wenn man das auf den Körper hochrechnet, sind das unglaubliche 100 Billionen (10¹⁴) Neutrinos pro Sekunde mich durchströmen. Und statisch wird eventuell eines mit den Atomen meines Körper mal wechselwirken, in meinem ganzen Leben.

Und wer kann sich 100 Billionen schon wirklich vorstellen, darum ein paar Vergleiche.

Ein Stapel aus 100 Billionen 1-Euro-Münzen wäre 233 Millionen Kilometer hoch. Das ist etwa 1,5-mal die Entfernung von der Erde zur Sonne.
Nimmst du 1-Euro-Scheine (0,1 mm dick), wäre der Stapel immer noch 10 Millionen Kilometer hoch – also 26-mal bis zum Mond.
100 Billionen Menschen entsprechen 12.500 Erden mit jeweils 8 Milliarden Bewohnern. Wenn jeder Mensch ein Neutrino wäre, bräuchtest du 12.500 solcher Planeten.

Aber im Vergleich zu anderen großen Zahlen, ist es dann wieder nicht mehr so groß, denn so groß die Zahl auch wirkt, 100 Billionen Atome entsprechen ungefähr der Anzahl der Atome in ein bis zwei menschlichen Zellen.

Ein 70-kg-Mensch besteht aus ungefähr 7 × 10²⁷ Atomen. Also 7 Quadrilliarden Atome, ausgeschrieben 7.000.000.000.000.000.000.000.000.000 Atome. Sind aber etwas weniger Zellen, als die 100 Billionen bei den Neutrinos. Ein durchschnittlicher Mensch hat so 70 Billionen Zellen insgesamt, aber davon sind nur 30 bis 40 Billionen eigene Körperzellen, der Rest sind Bakterien (Mikrobiom). Man kann sagen, ca. nur die Hälfte von dem was man wiegt, ist auch wirklich aus eigenen Zellen. Und da man Bakterien selten so sehen kann, ist die Vorstellung, man besteht aus ca. 35 kg auch irgendwie "seltsam".

Wie auch immer, dieses "Meer" aus Neutrinos, die Vorstellung wie das ganze Universum davon erfüllt ist und man bemerkt es nicht, man braucht ja eben diese große Experimente um einzelne Neutrinos mal überhaupt "beobachten" zu können.

Bin gespannt was noch so in den nächsten 20 Jahren entdeckt wird, aktuell ist man ja bei dunkler Materie dran, aber 2,6 Sigma ist noch etwas zu wenig. Wenn man da aber die 5 Sigma reißt, wenn man da wirklich was findet, dann ist das dann auch wieder recht sicher ein Nobelpreis für Physik, eventuell ja 2027 oder 2028, schauen wir mal.

Rainer schrieb:
Für Neutrinos gilt der GZK-Cutoff nicht, sie reagieren so gut wie gar nicht mit der CMB, sondern eher noch gegenseitig.

Egzk ≈ c²mp·c²mpi°/(kB·T) = 9,613 J = 6e+19 eV
Enyₒᵤₜ = zny³kTny = 17319995926327278 J = 1e+35 eV =8.0pt≫=8.0pt EP

Die normalen sog GZK-Neutrinos werden hingegen in der H=8.0ptö=8.0pthenstrahlung erzeugt.

Wenn man die Dichte und Entfernung vergleicht, müsste die Häufigkeit kosmischer Ereignisse in einer Entfernung D gleich oft detektiert werden wie innerhalb der Milchstraße
D = RO·ρGal/ρb = 426 Mrd ly ≫rH
Es zeigt sich also, dass die Häufigkeit viel geringer sein muss, aber nicht verschwindet.
inkl Rotverschiebung ergibt sich die Wahrscheinlichkeit
Puni. 1/z·Pgal·D/RO·ρb/ρGal = Pgal·rH/RO·ρb/ρGal = 3,4%·Pgal

Sofern die Messungen davon abweichen sollten, kann es an einer geringen Aktivität der Milchstraße liegen.

nocheinPoet schrieb:
Beachtlich finde ich die Rolle der Neutrinos bei einer Supernova (Typ II). Am Ende seines Lebens wenn ein Stern in einer Supernova kollabiert, wird er nicht durch das sichtbare Licht zerrissen, sondern vor allem durch einen gigantischen Ausbruch von Neutrinos (Neutrinoburst). Und tatsächlich tragen diese winzigen, fast masselosen Geisterteilchen rund ca. 99 % der gesamten Energie der Supernova fort...

Alles richtig, ihr beiden, danke, aber mein Eindruck ist was den Inhalt des Papers zumindest anbelangt und der Grund für den Nobelpreisvergabe war – nebenbei, der Preis ist noch gewichtiger da er das erste Mal seit 1992 (Ich war 1 Jahr alt, haha!) an einen einzelnen Physiker ging, der, nebenbei, auch von Jung und Alt für seine Bescheidenheit und Unterstützung der Jugend gepriesen wird, was dem uneitlen Mann eher nicht behagt – das IceCube (zwar erst 2 Jahre nach Eröffnung) Neutrinos detektierte, wobei seine Energie, denke ich, eine untergeordnete Rolle spielte, mmh, naja, nicht wirklich, jede Information zählt, die – jedenfalls - von außerhalb der Milchstraße kamen, und, sie anders als Oh-my-God-Proton und vergleichbare Teilchen, weißt du noch, das Teilchen im Mittelmeer (Name vergessen) oder das „Texas Ereignis“ weil Neutrinos keine Ladung haben (wem sag ich das, reine Rhetorik) eine schnurgerade Laufbahn besitzen und damit deren Quellen im Grund leicht ermittelt werden können…

>>> hauptsächlich aus den Zentren von Galaxien, also SMBH bzw. von den Polen derer Akkretionsscheiben, den Jets. So ungefähr in der Arbeit steht, man erhofft sich von dem Observatorium am Südpol, dass es die „Mysterien“ um andere „gesuchte“ Teilchen klären wird…

Da E und m adäquat sind nach E=mc2 ist deren jeweilige Masse alles andere als Null (das weiß man ja inzwischen aber so vieles andere nicht, ob sie ihre eigenen Antiteilchen sind oder nicht wenn ich nicht irre) – und, es wäre ja zu schön, wenn man endlich nach 100 Jahre das für DM verantwortliche Teilchen fände… Leider leider, Neutrinos, fallen definitiv nach heutigem Informationsstand aus, sie sind viel zu schnell kurz gesagt. Du schriebst es ja auch, nur anders, eigentlich verstand ich dich nicht genau aber das ist ja nichts neues, hihi, sie existierten schon vor CMB nach 380 000 Jahren ndU, nach oder mit dem Big Bang entstanden: Angeblich kommen von da die meisten (zahlenmäßig) her aber wie will man das statistisch (exakt) ermitteln? Es ist mir auch weniger wichtig. Was sagt denn Sabine dazu, Rainer, ich sah ewig keine Videos von ihr? Du? Sie sprach sich ja auch gegen einen neuen Teilchenbeschleuniger aus… und wenn ich nun lese, welche Leistungen genau die „kosmischen Teilchenbeschleuniger“ erbringen, könnte man das Geld vielleicht wirklich sparen, kann ich natürlich nicht beurteilen.

Wie IceCube im antarktischen Eis ein Neutrino überhaupt sichtbar macht/Cherenkov-Licht, du hast es glaube ich schon angedeutet (Myon, plötzlich schneller als das Licht, da c im Eis langsamer ist…) und, was der Unterschied zwischen einem Blazar und einer Seyfert-Galaxie bei der Neutrino-Entstehung ist, will ich noch gründlicher nachlesen; was ich durch das Nature Paper weiß, man, das ist ganz schön abgefahren, wirklich interessant!

(und, Wunder, was? In drei Ländern sind neue Detektoren geplant, Japan, und, müsste nachlesen, is ja wurscht, die Neutrino Astrophysik wurde „ordentlich gepushed“! Lese ich doch bereits, Zitat:

Neutrinos sind faszinierend – das ist der erste Grund, warum ich mich so über diesen Nobelpreis freue. Als das Nobelpreiskomitee die Entscheidung bekannt gab, grinsten sich einige Physiker in unserem Team zu. Und ich würde sogar darauf wetten, dass Neutrinos der Schlüssel sind, der das Standardmodell der Teilchenphysik schließlich aufbrechen wird. Die einfachste Version des Modells besagt, dass Neutrinos keine Masse haben; Experimente zeigen jedoch, dass sie sehr wohl eine besitzen – wir wissen nur nicht genau, wie groß sie ist. Oder ob sie ihre eigenen Antiteilchen sind, oder ob sie etwas mit dem großen Rätsel zu tun haben, warum es mehr Materie als Antimaterie gibt. Das Ziel von IceCube ist nicht die Erforschung der Neutrinos an sich, doch das Experiment hat mehr über sie enthüllt – etwa wie sie mit Materie interagieren. Neutrinos zu verstehen, könnte bedeuten, das Universum zu verstehen – sei es durch den Nachfolger (! M.)von IceCube oder durch eines der vielen anderen Experimente, die darum wetteifern, dieses derzeit so stark im Fokus stehende Teilchen zu erforschen.

Hehe, man spricht schon vom Nachfolger!!!

Aber das Krasseste ist wohl für mich zumindest, dass die (meiste) Energie der Neutronen für das Universum „verloren“ ist, missdeutigiges Wort allerdings, die Hauptsätze gelten nicht, nicht definiert, Noether, die Großartige. Ich war mir auch nach Tamaras Papers nicht 100% sicher.
Lange hat sich keiner getraut, das auszusprechen und wenn gab es was auf die Pfoten wie es Bertlmann geschah...
Ich meine, wenn DM so gut wie nicht interagiert, wird man es - möglicherweise - nie finden bzw. brauchen „wir“ noch sehr viel leistungsstärkere Detektoren oder ein junges oder altes Genie kommt daher...?



Mondlicht, beste Grüße


Ergänzung

 

Rainer Raisch schrieb:

Puni =  1/z·Pgal·D/RO·ρb/ρGal = Pgal·rH/RO·ρb/ρGal = 3,4%·Pgal

 

Ich fürchte, da muss ich noch über 1/z integrieren, also
∫ (1/z·Pgal/RO·ρb/ρGal) dD = Pgal·rH/RO·ρb/ρGal · ∫ (1/z) dz = 46,9%

Rainer Raisch schrieb:

Rainer Raisch schrieb:

Puni =  1/z·Pgal·D/RO·ρb/ρGal = Pgal·rH/RO·ρb/ρGal = 3,4%·Pgal





 

Ich fürchte, da muss ich noch über 1/z integrieren, also
∫ (1/z·Pgal/RO·ρb/ρGal) dD = Pgal·rH/RO·ρb/ρGal · ∫ (1/z) dz = 46,9%



 

Danke, Rainer! Deinen Ansatz finde ich interessant, aber bei der Integration über die Rotverschiebung verliere ich den Anschluss.

Wie genau ist (z) als Funktion der Entfernung (D) definiert, und welche Integrationsgrenzen verwendest du?
Denn (\int dz/z=\ln z+C) ist bei (z=0) nicht endlich.
Außerdem würde mich interessieren, wie du aus der Rotverschiebung den Faktor (1/z) für die Detektionswahrscheinlichkeit ableitest. Ist das eine Näherung für einen bestimmten Zusammenhang, oder steckt dahinter ein spezielles Modell?
Ich würde gern verstehen, wie du von den 3,4 % auf die 46,9 % kommst.
Was ist mit den 426 Milliarden Lichtjahren???
Thats it, auf die Schnelle, spätestens bis Montag, schönes Wochenende, Mondlicht


Ergänzung

iceCube 2 ist tatsächlich schon in Arbeit und soll 2030 an den Start gehen - Ziel ebenso: kosmische Neutrinos detektieren und deren Quellen ausmachen hauptsächlich (gerne DM Teilchen entdecken  ) - charmant sagte Dr. Franckowiak, eine der ca. 300 Wissenschaftler am iceCube Observatory am Schluß ihres Vortrages auf UWL, wir brauchen also jede Menge Tidal Disruption Events...  


& zum anschauen

neutrino-map.science/


 

Mondlicht2 schrieb:

Danke, Rainer! Deinen Ansatz finde ich interessant, aber bei der Integration über die Rotverschiebung verliere ich den Anschluss.

Es ging ja um die Intensität bzw Geschwindigkeit, und diese sinkt mit der Rotverschiebung. Das habe ich einfach 1:1 als linearen Faktor genommen, was natürlich relativ willkürlich ist. Die Expansion habe ich aber gar nicht berücksichtigt, sondern nur die "heutige" Bewegung der Himmelskörper mit dem Flow. Das ist natürlich nur für den näheren Bereich passend, wo H nur gering variiert. Aber der ferne Bereich verschwindet ohnehin in der Formel.

Ich habe hier nur die Faustformel z = H°D/c angewendet, das ist für kleine z-Werte ausreichend und für die Ferne verschwindet der Wert 1/z ohnehin.

Die Obergrenze war z→1000, das ist fast egal, weil der Beitrag dann sowieso verschwindet. Allerdings habe ich die Untergrenze falsch angesetzt, das hätte 1/(z+1) sein sollen, dann kann man bei 0 beginnen, so habe ich einen geringen Wert angesetzt, was aber viel zu klein ist und dann einen viel zu großen Wert erzeugt. Ich wollte intuitiv eigentlich die Untergrenze bei 1 setzen, aber hatte den roten Faden verloren. Das +1 im Nenner hatte ich "vergessen" weil ich dabei an große Werte dachte, aber hier ist gerade der kleine Wertbereich wichtig. Mit der Untergrenze bei 1 wäre das ausgeglichen worden.

Damit ergibt sich dann
∫₀ 1/(z+1) dz = ∫₁ (1/z) dz = 7
und somit insgesamt Puni/Pgal ≈ 23,8 %

Prinzipiell würde derselbe Wert auch für beobachtete Strahlung bestimmter Ereignisse gelten, aber hochenergetische Strahlung reagiert mit der CMB und hat auch einen Cutoff, und niedrigenergetische Strahlung wird am intergalaktischen Medium (Plasma, Staub) gestreut, und das gilt ja umsomehr für Strahlung aus der eigenen Milchstraße.

Danke, Rainer, für die ausführliche Erläuterung und dafür, dass du deine Annahmen und den Fehler bei der Untergrenze so offen darlegst!

Die Korrektur auf 1/(1+z) verstehe ich mathematisch. Mein Verständnisproblem liegt jetzt eher bei der Physik dahinter.
Wenn ich dich richtig verstehe, setzt du die Rotverschiebung als linearen Gewichtungsfaktor für die beobachtete Intensität beziehungsweise Ereignishäufigkeit an. Aber folgt aus der Rotverschiebung allein tatsächlich eine Gewichtung mit 1/(1+z)?
Und noch eine Frage: Du verwendest z = H₀D/c bis z = 1000. Ist das nicht problematisch, weil diese Näherung nur bei kleinen Rotverschiebungen gilt?
Ich möchte deinen Ansatz nicht vorschnell verwerfen, sondern gern verstehen, welche physikalischen Annahmen zu den 23,8 % führen und in welchem Gültigkeitsbereich sie gelten. >>> siehe Ergänzungen im nächsten Post. Mondlicht

Weil zum Paper/Nobelpreis meiner Einschätzung nach, das Wesentliche gesagt wurde, möchte ich mein Thema um „Neutrinos“ – ich meine generell – erweitern und mal hören, ob jemand etwas zu Sabines Kritik sagen möchte, von wegen, in etwa: „in den Nobelstatuten steht, dass der Preis an den geht, der mit seiner Arbeit im vergangenen Jahr der Menschheit am meisten gedient hat“ und wie das "in der Realität" aussieht. Das steht dort tatsächlich aber heute will ich mich nicht damit beschäftigen (meinen anderen Neutrino Thread hat der „Chef“ gelöscht, überhaupt sehr viele Seiten; von den „schreibwütigsten“ Usern, die gesperrt wurden, existiert allerhöchstens von ihren Beiträgen die erste Seite – ich wollte nämlich etwas vergleichen, weil ich meine, bumbumpeng bzw. den netten Steinzeit-Astronomen im neuen Gewand, erkannt zu haben, was mir im Nachhinein erklärt weshalb er so „unberührt“ es darauf angelegt hat, rausgeschmissen zu werden, muss nicht, klar.

Manche haben einen "zweiten Mann" an Bord, der einspringen kann, wenn der andere ausfällt oder ist eben ein "Wiedergänger". Das lässt sich nicht vermeiden, erst recht nicht, wenn sehr sehr viel gelöscht wird. Ich war NUR getrieben von meinem "detektivischen Unterprogramm", sonst ist mir das wurscht, schon deshalb weil es so leicht zu umgangen werden kann. (Ich habe allerdings meine "Strafzeit abgesessen" weil eine Überschrieb eines Videos einen VÖLLIG Falschen Eindruck von mir vermittelt hat.

Erträglichen Start in die neue Woche und bleib angemessen gesund und halte dein Immunsystem stabil, Mondlicht

Ergänzungen

Ich versuche dich zu verstehen, wohin du willst...

Was hast du verändert?
1 / 1 + z anstelle von 1 / z.
Damit verschwindet die Singularität bei z=0, denn dort ist der Faktor gleich 1.
Das Integral rund 6,91, dies würde die gerundet 7 erklären und multipliziert man den vorherigen Wert von 3,4 % mit 7, erhält man ungefähr 23,8 %: aber ist die Zahl dadurch eine belastbare physikalische Vorhersage?
Also, ich weiß nicht: die Geschwindigkeit sinkt mit der Rotverschiebung, sagst du, und das hast du als linearen Faktor angesetzt? Die Rotverschiebung beeinflusst die beobachtete Energie eines Photons oder Neutrinos. Daraus folgt aber nicht automatisch, dass die Detektionswahrscheinlichkeit für Ereignisse proportional zu 1 / (1+ z) ist, oder? Eine kosmologische Ereignisrate hängt zusätzlich von der Entwicklung der Quellen, dem Volumen in verschiedenen Entfernungen, der Zeitdilatation und der Empfindlichkeit des Detektors ab. Du verwendest z = H0D/c, integrierst bis z=1000. Ist das denn konsistent? (1s nach Urknall oder 380 000 JndU?) Für derart große Rotverschiebungen muss die kosmologische Beziehung zwischen Rotverschiebung und Entfernung verwendet werden. Auch die Aussage, dass der ferne Bereich ohnehin verschwindet, ist mathematisch fragwürdig, mit Verlaub, rein intuitiv... Der Integrand 1 / (1 + z) wird zwar klein, aber sein Integral wächst weiterhin logarithmisch aber das weißt du sicher besser.
Der Vergleich mit anderer Strahlung muss vielleicht auch differenziert werden. Hochenergetische Photonen können natürlich an der Hintergrundstrahlung absorbiert werden; niedrigenergetisches Licht kann durch Staub und Plasma beeinflusst werden. Neutrinos verhalten sich jedoch nicht wie gewöhnliche elektromagnetische Strahlung. Die gleichen Faktoren lassen sich deshalb nicht ohne Weiteres auf alle Boten übertragen. Meine Gedanken dazu.
_

Die gesamte Masse der bisher entdeckten und berechneten Neutrinos, dazu alle Objekte die seit Zwicky durch moderne Tools entdeckt wurden wird wohl kaum 1% der fehlenden Masse ausmachen ohne die die Bewegung der Galaxien nicht erklärt werden kann, andernfalls hätte ich mal was gelesen. Mal lesen was iceCube II bringen soll im Vergleich. Nach Higgs und GW werden wir vielleicht bald wieder fündig....
_

Hat Sabine Hossenfelder mit ihrer Nobelpreis-Kritik recht?

Erst sagt sie Halzen "hochverdient", und dann "aber aber aber"...
Einen "solch gewaltigen Gewinn für die Menschheit" wie bei der allerersten Verleihung, bei Röntgen, ist kein Maßstab.
Alfred Nobels Testament (und in den Statuten steht) die berühmte Formulierung, dass die Preise Menschen zugutekommen sollen, die der Menschheit im vergangenen Jahr den größten Nutzen gebracht haben. Aber daraus folgt nicht, dass jedes Jahr zwingend die wissenschaftliche Entdeckung ausgezeichnet werden muss, die innerhalb genau dieser zwölf Monate gemacht wurde. Die Nobel-Stiftung erläutert ausdrücklich, dass der Bezug auf das vergangene Jahr so verstanden wird, dass die jüngsten Errungenschaften ausgezeichnet werden sollen – und ältere Arbeiten dann, wenn ihre Bedeutung erst in jüngerer Zeit erkennbar geworden ist.
Das ist ein wichtiger Unterschied.
 

Ergänzung

Ich habe nur heute frei, deshalb gibt es ausnahmsweise eine "Wall"...
Ich wusste doch, ich las es irgendwo:
Sind Neutrinos die zweithäufigsten Teilchen im Universum?
Gemeint sind die bekannten Teilchen der gewöhnlichen Teilchenphysik. Ob es unbekannte Teilchen gibt, die noch häufiger vorkommen, wissen wir nicht.
Photonen ca. 411/cm³
Photonen der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung

Neutrinos und Antineutrinos ca. 336/cm³
Kosmischer Neutrino-Hintergrund, theoretisch erwartet
Diese Zahlen sind die erwarteten heutigen mittleren Dichten im Standardmodell der Kosmologie. Die Photonen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds sind direkt beobachtet; der kosmische Neutrino-Hintergrund ist als Ganzes bislang nicht direkt nachgewiesen worden.

(more informations needed? google: Looking for cosmic neutrino background)

Mondlicht2 schrieb:

die Geschwindigkeit sinkt mit der Rotverschiebung

Anders herum, die Rotverschiebung (Dopplereffekt) ist ja eine Folge der Relativbewegung. Und die Formel
z = (1+β)/²(1-β²)-1 ≈ v/c = H°D/c
sagt doch (insoweit) alles.

Mondlicht2 schrieb:

Ist das nicht problematisch, weil diese Näherung nur bei kleinen Rotverschiebungen gilt?

Das hatte ich in meinen Posts mehrfach erwähnt, da es um 1/z bzw 1/(z+1) geht, spielen größere Werte von z keine große Rolle. Und die logarithmische Auswirkung ist eben "gering". Bei einem höheren  Exponenten (siehe unten) wird dies noch geringer.

Mondlicht2 schrieb:

Aber folgt aus der Rotverschiebung allein tatsächlich eine Gewichtung

Wenn man davon ausgeht, dass eine bestimmte Energie E = h·f gemessen wird, die um z rotverschoben ist, dann war die ursprüngliche Energie also
E° = (z+1)E
und somit ist E° ≫ E "seltener". Wie man das angemessen gewichten könnte, weiß ich nicht, aber ich habe es nur linear einfließen lassen.

Ich habe gerade die KI gefragt und er meinte, 1/(z+1)² bis 1/(z+1)³ wäre passender.
Damit sinkt der Faktor aus dem Integral von 0,69 → 0,5 → 0,375 und somit der Endwert auf 23,8% → 17,2 % → 12,9 %.
Mit einem Exponenten von 2,5 ergibt sich 0,4309644 → 14,8 %

Mondlicht2 schrieb:

Die gesamte Masse

Da hast Du mich wohl missverstanden, ich extrapoliere die Anzahl (bzw Wahrscheinlichkeit) der Ereignisse der Milchstraße proportional zur Masse der Milchstraße auf das Universum. Das hat gar nichts mit der Masse der Neutrinos zu tun, sondern nur mit den Baryonen.

Rainer Raisch schrieb:

Sofern die Messungen davon abweichen sollten, kann es an einer geringen Aktivität der Milchstraße liegen.

Die KI sagt, dass es oberhalb von 30 TeV kaum galaktische Neutrinos und deutlich mehr kosmische gibt, was nur durch eine geringe Aktivität unserer Milchstraße erklärt werden kann. Unterhalb von 30 TeV kann man meine Prognose aber auch nicht mit Messungen vergleichen, weil dort die atmosphärischen Neuturinos sämtliche astronomischen Neutrinos bei weitem überwiegen. Dafür müsste man also den Ice Cube an den L1 versetzen ).

Hallo Rainer,
danke für deine weiteren Erläuterungen. Ich verstehe jetzt besser, was du mit deiner Abschätzung erreichen möchtest: Du willst aus der Neutrino Produktion in unserer Milchstraße (die reichlich ist, es gibt Animationen, da blinkt das blaue Cherenkowlicht von schier überall auf und verschwindet wieder) auf den möglichen Beitrag des übrigen Universums schließen.
Bei der physikalischen Begründung der Rotverschiebungsfaktoren bin ich allerdings noch nicht überzeugt. Dass die beobachtete Energie gegenüber der ursprünglichen Energie um den Faktor 1/(1+z) reduziert ist, verstehe ich. Aber daraus folgt für mich noch nicht unmittelbar, dass auch die Detektionswahrscheinlichkeit mit diesem Faktor oder einer höheren Potenz davon gewichtet werden sollte. Dafür müsste man meines Erachtens zusätzlich berücksichtigen, wie die Neutrino Produktion, die kosmologische Ausbreitung und die Detektion zusammenhängen.
Außerdem komme ich bei den neuen Prozentwerten nicht ganz mit: Wenn ich \int_0^{1000}(1+z)^{-n},dz zugrunde lege, erhalte ich für die Exponenten 2, 2,5 und 3 ungefähr 1,00, 0,67 und 0,50. Mit demselben Vorfaktor von 3,4 % ergeben sich daraus nicht die von dir genannten Endwerte. Vielleicht steckt noch ein weiterer Faktor in deiner Rechnung, den ich übersehen habe?Um die (zu schnelle) Rotation von Galaxien zu erklären ist bei Simulationen* die Gesamtmasse aller Neutrinos im Universum auf höchstens 1% geschätzt eingearbeitet, von der gesuchten DM Masse quasi subtrahiert. Selbst wir produzieren ja auch Neutronen, Betazerfall K40, man kann das echt nur schätzen mMn!
Ihre Energie geht anscheinend für das Universum „verloren“/ wird nicht umgewandelt, wird Epot - was denkst du?
Wir werden sehen, was IceCube, KM3Net & Co die nächsten Jahre „bringen“, jedes detektierte außergewöhnlich energiereiche Teilchen, dass nicht so schnell wie Neutrinos unterwegs ist, bleibt potentiell ein DM Teilchen, oder ein Graviton … verdammt, dass die Neutrinos fast mit c unterwegs sind egal woher sie stammen und keine DM Teilchen sein können...
*Ich sah in einer Doku wie Simulationen erstellt werden und musste herzhaft lachen: ein Künstler versuchte den Wünschen der Physiker zur Darstellung eines Neutrons gerecht zu werden... Heisenberg würde wahrscheinlich nicht lachen.

Viele Grüße
Kerstin

Mondlicht2 schrieb:

Bei der physikalischen Begründung der Rotverschiebungsfaktoren

Es geht dabei darum, wie das Spektrum der Erzeugung verteilt ist. Höhere Energien sind seltener. Da weit entfernte Quellen rotverschoben sind, findet man also seltener hohe Energien (man kann ja nur messen, was ankommt).

Mondlicht2 schrieb:

Außerdem komme ich bei den neuen Prozentwerten nicht ganz mit: Wenn ich \int_0^{1000}(1+z)^{-n},dz zugrunde lege, erhalte ich für die Exponenten 2, 2,5 und 3 ungefähr 1,00, 0,67 und 0,50

Oh verflixt, ich hatte nur von 0 bis 1 integriert.

Mondlicht2 schrieb:

Gesamtmasse aller Neutrinos im Universum auf höchstens 1% geschätzt

fiktiv nimmt man an, dass sie immer noch relativistisch sind, daraus ergibt sich
rho_CNB = N_ny(7/8)pi*kap_CNB⁴h/30c = ~³(4/11)⁴N_ny(7/8)rho_CMB = ~³(Nf_gam/Nf_F)⁴Nf_PF*N_ny*rho_CMB = g.ny(pi²/30)(7/(kB*T_CNB)⁴/c²(h°c)³ = (3,1624e-31) kg/m³ "rho_ny" (CNB, HDM) Neutrinostrahlungsdichte ((gam_CNB-1)rho_HDM)

Ome_CNB = Ome_CNB = Ome_r-Ome_CMB = (gam_CNB-1)Ome_h = rho_CNB/rho_cri = ³(Nf_gam/Nf_F)""Ome_CMB*7N_ny/8 = ³(4/11)""Nf_PF*Ome_CMB*N_ny = ³(4/11)""(7/8)N_ny*Ome_CMB = (3,8765e-5) 100%=1 rel.Dichte der Neutrinos (CNB,HDM) nur kin.Energie (0,000039)

also nur etwa halb soviel wie em.Strahlung Ωγ = 5,38e-5
Ωγ+Ωny = Ωr = 9,2565e-5

Ich schätze ihre Geschwindigkeit zwar nur auf 0,0093 c = 2'789.300 m/s, also kaum schneller als Galaxien.

Mondlicht2 schrieb:

Rotation von Galaxien zu erklären

Dafür kann man keine CNB-Neutrinos brauchen, diese sind quasi homogen verteilt. Ihre Masse wäre dafür absurd gering. 
γ → 1,0001229
Ωny = c²Mny/h_H²ny_E = Mny*nny_uni/(rho_cri*N_ny) = 0,002338

Stellare Neutrinos können auch im Laufe von 13 Mrd Jahren niemals die vielfache Masse der restlichen Baryonen erreichen. Ihre Masse ist noch absurder gering, genauso wie das Sternenlicht hinter der CMB verblasst.
Ωb = 0,0493
Ωd = 0,265

Was mir bei den Detektoren nicht klar ist, ist die  "Spur", die dann die Richtung angeben soll. Eine Wechselwirkung mit Materie ist sehr selten, verstanden. Aber um eine Spur zu hinterlassen, müssen es doch gleich mehrere Wechselwirkungen in schneller Folge sein, oder wie funktioniert das? Überlebt ein Neutrino die seltene Kollision oder entsteht die Spur dann irgendwie anders?

Ja, es sind Sekundärteilchen.
Übrigens sind je 1/3 nye, nyμ und nyτ, da Neutrinos oszillieren.

KI:

• Spuren („Tracks“):
  • Entstehen vor allem bei der Wechselwirkung von Myon-Neutrinos (über den geladenen Strom). Dabei wird ein hochenergetisches Myon frei, das kilometerweit durch das Eis schießt.
  • Erscheinungsbild im Detektor: Eine lange, geradlinige Lichtspur.
  • Vorteil: Sie ermöglichen eine sehr präzise Bestimmung der Herkunftsrichtung des Neutrinos am Himmel (Genauigkeit oft unter einem Grad), da das Myon die ursprüngliche Flugbahn des Neutrinos gut fortsetzt.
• Kaskaden („Cascades“ / Schauer):
  • Entstehen bei Wechselwirkungen von Elektronen-Neutrinos, Tau-Neutrinos sowie bei neutralen Strom-Wechselwirkungen aller Typen. Hierbei entsteht ein kompakter Teilchenschauer (elektromagnetisch oder hadronisch), der sich nur wenige Meter ausdehnt.
  • Erscheinungsbild im Detektor: Ein sphärischer, ballförmiger Lichtblitz („Lichtball“), der sich im Detektor ausbreitet.
  • Vorteil: Die Energiemessung ist hierbei extrem präzise, da fast die gesamte Energie des Neutrinos in einem kleinen Volumen deponiert und vermessen wird – allerdings ist die Richtungsschärfe schwieriger zu rekonstruieren als bei langen Spuren.

Rainer schrieb:=8.0ptfiktiv nimmt man an, dass sie immer noch relativistisch sind, daraus ergibt sich
rho_CNB = N_ny(7/8)pi*kap_CNB⁴h/30c = ~³(4/11)⁴N_ny(7/8)rho_CMB = ~³(Nf_gam/Nf_F)⁴Nf_PF*N_ny*rho_CMB = g.ny(pi²/30)(7/=8.0pt(kB*T_CNB)⁴/c²(h°c)³ = (3,1624e-31) kg/m³ "rho_ny" (CNB, HDM) Neutrinostrahlungsdichte ((gam_CNB-1)rho_HDM)

Ome_CNB = Ome_CNB = Ome_r-Ome_CMB = (gam_CNB-1)Ome_h = rho_CNB/rho_cri = ³(Nf_gam/Nf_F)""Ome_CMB*7N_ny/8 = ³(4/11)""Nf_PF*Ome_CMB*N_ny = ³(4/11)""(7/8)N_ny*Ome_CMB = (3,8765e-5) 100%=1 rel.Dichte der Neutrinos (CNB,HDM) nur kin.Energie (0,000039)

also nur etwa halb soviel wie em.Strahlung Ωγ = 5,38e-5
Ωγ+Ωny = Ωr = 9,2565e-5

Ich schätze ihre Geschwindigkeit zwar nur auf 0,0093 c = 2'789.300 m/s, also kaum schneller als Galaxien.

Hallo Rainer!

Das glaube ich nicht. Die Geschwindigkeit eines Neutrinos hängt immer von seiner Energie ab. Da ihre Masse so extrem winzig ist, reichen schon kleinste Energiemengen aus, um sie extrem nah an die Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. -

Die Zahl kann nicht stimmen: Selbst Neutrinos mit der geringsten Energie, die wir heute direkt messen können, sind unvorstellbar viel schneller als Neutrinos, die in unserer Sonne oder in Atomkraftwerken usw. entstehen, haben Energien im MeV Bereich! -

Wobei, die Urknall-Neutrinos - besitzen NATÜRLICH heute fast keine kinetische Energie mehr, Rotverschiebung > sinkt die Energie durch die Rotverschiebung um 1/(1+z), stürzt die Wahrscheinlichkeit, dieses Neutrino überhaupt zu detektieren, dramatisch ab: lt. KI oft mit Potenzen wie 1/(1+z)^2 –
ich weiß gerade nicht ob deine 0,0093c noch „passen“, allerdings kommt KI (wenn man die heutige Temperatur des Neutrinohintergrunds nimmt und die thermische Energie formal gleich der klassischen kinetischen Energie setzt, dann sind wir in der Größenordnung von rund 1% bis 2% der Lichtgeschwindigkeit, 0,01 - 0,02 c. -

Der Vergleich mit den Galaxien hinkt, der Maßstab, glaube ich zumindest, da Galaxien sich relativ zueinander oder innerhalb von Galaxienhaufen typischerweise mit Geschwindigkeiten von einigen hundert bis etwa 1.000 bis 3.000 km/s) „bewegen“. „Deine“ ca. 2.800 km/s ist zwar im Bereich extrem schneller Galaxienbewegungen, aber selbst das langsamste kosmische Hintergrund-Neutrino ist im Durchschnitt immer noch deutlich schneller als die typische Eigenbewegung von Galaxien. –

(Die 5x größere, als normale Materie, nötige DM Masse, weniger der gesamten Masse aller Neutrinos betrüge nur ca. 1% lt. KI. > Also ja, hier sind wir uns einig: Neutrinos sind definitiv keine DM Teilchen – wenn es überhaupt Teilchen sind und kein Feld, alternativ, und hypothetisch, VIEL ZU SCHNELL. UND ZU LEICHT -

Aber IceCube & Co können auch extrem energiereiche Protonen – wie das OMG Teilchen – detektieren, vielleicht ist salopp gesagt da mal was dabei… oder unsere Tools sind für diese „Suche“ noch zu schlecht und es dauert eben noch einmal 100 Jahre… ) -

Die Formel - Standard-Kosmologie für den kosmischen Neutrinohintergrund (CNB) - ist natürlich richtig aber es gibt einen Widerspruch: Diese Formeln gelten explizit für den Zustand, in dem Neutrinos hochrelativistisch sind, nahe c; du schreibst es selbst: „fiktiv nimmt man an, dass sie immer noch relativistisch sind“. Sie flögen nur mit 0,0093 c, aber bei der Geschwindigkeit sind Teilchen absolut nicht-relativistisch. Man dürfte diese Formeln schlicht nicht mehr anwenden -

Ich habe nach z und der Detektionswahrscheinlichkeit gefragt… 

Beste Grüße, Mondlicht

=8.0pt =8.0pt =8.0ptHallo Eclipse4!=8.0ptWenn ich Rainers Aussagen ergänzen darf? Zumindest kann ich für mich mein neues Wissen festigen, stört euch bitte nicht daran, dass Passagen schon erläutert wurden. =8.0ptJ=8.0ptEs klingt wie ein Paradoxon, nicht wahr, Eclipse4? Wenn ein Neutrino so extrem selten wechselwirkt, wie kann es dann im Detektor - =8.0ptes gibt 5.160 Digital Optical Modules (DOMs)=8.0pt - eine kilometerlange, durchgehende Spur ziehen? Gute Frage also. =8.0ptDas Neutrino selbst überlebt den ersten Volltreffer meistens nicht > =8.0ptes =8.0ptrast völlig unsichtbar durch das Eis > =8.0ptund rammt frontal den Atomkern eines Wassermoleküls > =8.0ptbei dieser Kollision wird das Neutrino vernichtet oder umgewandelt > =8.0ptbei einem hochenergetischen Myon-Neutrino beispielsweise passiert durch die schwache Kernkraft Folgendes > =8.0ptdas Neutrino überträgt seine enorme Energie auf den getroffenen Atomkern (der zertrümmert wird) > =8.0ptdas Neutrino selbst verwandelt sich schlagartig in ein Myon > =8.0ptdas Myon übernimmt fast den gesamten Schwung und die Bewegungsrichtung des ursprünglichen Neutrinos > =8.0ptweil das Neutrino relativistisch unterwegs war, fliegt das Myon (mit elektrischer Ladung) fast exakt in dieselbe Richtung weiter > =8.0ptd=8.0ptas geladene Myon rast nun mit fast c durch das Eis > =8.0ptc ist im Medium Eis ca. 230.000 km/s langsamer ist als im Vakuum > =8.0ptdeshalb ist verschärfterweise das Myon im Eis schneller als das Licht im selben Medium > =8.0ptund das erzeugt den gut sichtbaren bläulichen Lichtblitz, Cherenkov-Strahlung , während sich das Myon vorwärtsbewegt > =8.0ptund völlig richtig, milliardenfach=8.0pt mit den Atomen wechselwirkt > =8.0ptes verliert kontinuierlich Energie und erzeugt auf einer Länge von teilweise mehreren Kilometern eine kontinuierliche Leuchtspur aus blauem Cherenkov-Licht > =8.0ptim Eis sind tausende hochempfindliche Lichtsensoren (Photomultiplier) eingefroren > =8.0ptfliegt das Myon am Sensor A, dann an B und schließlich an C vorbei, registrieren die Sensoren das Licht hintereinander mit Nanosekunden-Präzision > =8.0ptaus der exakten zeitlichen Abfolge, wann welcher Sensor das Licht registriert hat, rekonstruiert der Computer die Flugbahn des Myons wie eine perfekte Linie im Raum > =8.0ptund da die Flugbahn des Myons identisch mit der des Neutrinos ist, weiß man am Ende exakt, aus welcher Richtung das Neutrino ursprünglich aus den Tiefen des Kosmos kam > =8.0ptkurz gesagt fliegt es ja im Gegensatz zu geladenen Teilchen fast geradeaus und nicht abgelenkt > =8.0ptbtw, e=8.0pts gibt neben diesen langen Myon-Spuren auch Neutrino-Ereignisse, die wie eine Kaskade explodieren, wenn es sich um andere Neutrino-Arten (wie Elektron-Neutrinos) handelt >=8.0pt www.youtube.com/shorts/DwWvFQC78Cc?feature=share =8.0ptKI
 =8.0ptDer IceCube-Detektor am Südpol verwendet insgesamt 5.160 Digital Optical Modules (DOMs), die tief im antarktischen Eis vergraben sind. url=https://www.icehap.chiba-u.jp/en/icecube/detector/dom.html][color=blue]1[/color][/url=8.0ptAufbau und Anordnung=10.0pt·       =8.0ptSaiten (Strings):=8.0pt Die DOMs sind auf 86 vertikalen Kabeln (Strings) angebracht.=10.0pt·       =8.0ptDOMs pro String:=8.0pt Jeder String enthält 60 DOMs.=8.0pt =8.0ptLG Mondlicht

Lieber Eclipse4!

Jetzt ist das mal wieder passiert: ich kann nicht editieren, obwohl ich nur einen Link abgesetzt habe...
(Ich schreibe mit Word und füge meine "Psalme" dann hier ein; ich habe was mit den Augen)
Aber vielleicht bist du von jugendlicher Frische und kannst diese vermaledeiten Zeichen =8.0pt einfach übersehen, mein Lieber?

Rainer sagte mir schon einmal, was ich tun könnte oder sollte, aber ich kam nicht zurecht und meistens kann ich editieren.

Alles gut?
Mondlicht

Mondlicht2 schrieb:

Die Geschwindigkeit eines Neutrinos hängt immer von seiner Energie ab

Es ist genau anders herum: die Energie hängt von der Geschwindigkeit ab.

Mondlicht2 schrieb:

Da ihre Masse so extrem winzig ist, reichen schon kleinste Energiemengen aus, um sie extrem nah an die Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen

Da wird aber nichts beschleunigt, sondern die CNB bewegt sich seit 13 Mrd Jahren unverändert. Sie wird aber durch die Expansion GEBREMST.
a·γ·v = (a·γ·v)' skalierter relativistischer Impuls

Daraus ergibt sich
vny = c*any/²(c²/vny.ny²-1+any²)
any = 1,984e-10 Skalenfaktor zur Zeit des Entkoppelns der CNB

Aber es gilt auch
vny ≈ ²(2T.CNB*kB/mny)
Die heutige Geschwindigkeit hängt also nur von der Masse ab. Diese beträgt nach Kenntnisstand
mny = Mny/N_ny = 5,923e-38 kg  =  0,0334548 eV  "m_0" Durchschnittsmasse Neutrino

Die Geschwindigkeit 2789308 ist daher eine Obergrenze, da die Masse die angenommene T verringert.

Für die genaue Berechnung muss man daher die Geschwindigkeit zur Zeit der Entkopplung (Ausfrieren) berechnen
vny.ny  =  ²(1-1/(1+kB*Tfr_ny/c²mny)²)c  =  ((299792458))    m/s    damalige (any) Geschwindigkeit der Neutrinos (0,9999999999999999 c) (CNB,HDM) 

EDIT: Faktor 3 gelöscht, da nicht Mny sondern mny eingesetzt wurde.