Was genau sehen wir auf dem berühmten Neutrinobild der Sonne?

Eine Antwort auf die Frage Wenn wir ein Neutrino-Teleskop bauen könnten, was würden wir sehen? enthält einen Link zu einem Neutrino-Bild der Sonne vom Super-Kamiokande-Neutrino-Detektor.

Neutrinobild der Sonne

Dort heißt es, dass das Bild tatsächlich einen großen Teil des Himmels von etwa 90x90 Grad abdeckt. Da der Durchmesser der Sonne von der Erde etwa ein halbes Grad beträgt, müssen viele der Neutrinos nicht direkt auf uns zugekommen sein. Dies erscheint (für mich) überraschend, da Neutrinos kaum mit der Atmosphäre interagieren sollten. Vielleicht sind die mittleren Pixel des Bildes extrem viel heller als die anderen, aber dieses Bild zeigt nicht den Unterschied zwischen diesen und den umgebenden Pixeln? Oder geht noch was?

Zwei Antworten unten sind sehr gut. Aber im Grunde ist der Grund derselbe, warum Sterne nicht punktförmig aussehen, sondern eine endliche Größe haben: Jedes astronomische Instrument hat eine endliche Auflösung, vom schlechtesten (SK!!) bis zum besten (VLBI, 10 − 4 Bogensekunden), sodass jede Quelle, die kleiner als die Winkelauflösung ist, so groß wie die Winkelauflösung erscheint. Übrigens stammen solare Neutrinos von den inneren 10 % der Sonnenmasse, die einen Radius von einigen Prozent des gesamten Sonnenradius haben.

Antworten (2)

Der Detektor, der dieses Bild aufgenommen hat – Super Kamiokande (kurz Super-K) – ist ein Wasser-Cerenkov-Gerät. Es erkennt Neutrinos, indem es den Cerenkov-Kegel abbildet, der von den Reaktionsprodukten der Neutrinos erzeugt wird. Meist elastische Streuung an Elektronen:

v + e → v + e ,
aber auch quasielastische Reaktionen wie
v + n → l + p ,
wo das Neutron aus dem Sauerstoff kommt und l bedeutet ein geladenes Lepton, das dem Flavour des Neutrinos entspricht (aus Energiegründen immer ein Elektron von solaren Neutrinos, aber sie bekommen auch Myonen von atmosphärischen und Beschleuniger-Neutrinos --- Super-K ist der Ferndetektor für T2K).

Dann rekonstruieren Sie die Richtung , in die sich das Lepton bewegt hat (was mit der Richtung korreliert, aber nicht identisch mit der Richtung ist, in die sich das Neutrino bewegte). Dieses indirekte Zeigeverfahren erklärt die sehr schlechte Winkelauflösung des Bildes.

Die Neutrinos kommen direkt auf uns zu. Tatsächlich sind ihre Interaktionen mit irgendetwas auf dem Weg bestenfalls minimal.

Das Bild ist so groß, weil die Winkelauflösung des Detektors ziemlich schlecht ist (im Vergleich zu beispielsweise einem optischen Teleskop). Dies ist bei Neutrino-Teleskopen nicht unerwartet. Die Details der Funktionsweise des Detektors sind kompliziert, aber zum Beispiel stellt Wikipedia fest , dass nur etwa 11.000 Photomultiplier-Röhren (im Wesentlichen Pixel) beteiligt sind. Und ich wäre überrascht, wenn die Richtungen der Neutrinos auch nur so gut lokalisiert werden könnten.

Übrigens stammen die in der Sonne produzierten Neutrinos aus Kernreaktionen und werden daher nur im Kern produziert. Ein hochwinkelaufgelöstes Neutrinobild der Sonne wäre eher kleiner als das optische Bild.

Was genau sehen wir auf dem berühmten Neutrinobild der Sonne?
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