Bruno Pontecorvo: Die Vorhersage, deren Bestätigung er nicht mehr erlebte
Pontecorvo hat einen ungewöhnlichen doppelten Anspruch auf die Geschichte dieses Feldes: Er schlug vor, wie man nach solaren Neutrinos sucht, und er schlug den Grund vor, warum die Suche zu wenig finden würde. Beide Ideen waren richtig. Er ist außerdem das P in der PMNS-Matrix, und so begegnen die meisten Physiker seinem Namen - meist ohne den Rest der Geschichte zu kennen.
Zwei Ideen, Jahrzehnte auseinander
Pontecorvo wurde in Rom bei Enrico Fermi ausgebildet, gehörte zu den Via-Panisperna-Jungen und verließ Italien 1936. 1946 schlug er in Kanada einen Weg vor, Neutrinos ganz ohne Elektronik nachzuweisen: Ein Neutrino, das auf einen Chlor-37-Kern trifft, wandelt ihn in Argon-37 um, und Argon ist ein Edelgas, das sich ausspülen und zählen lässt.
Der Vorschlag war rein chemisch - deshalb funktionierte er am Ende. Er verlangte einen gewaltigen Tank chlorhaltiger Flüssigkeit, Geduld und die Fähigkeit, eine Handvoll einzelner Atome aus Hunderten Tonnen Flüssigkeit zu holen. Raymond Davis verbrachte dreißig Jahre mit genau dem.
Die zweite Idee kam 1957. Von neutralen Kaonen war bekannt, dass sie mischen: Ein als eine Art erzeugtes Teilchen breitet sich als Überlagerung aus und kann als eine andere nachgewiesen werden. Pontecorvo schlug vor, Neutrinos könnten dasselbe tun. Damals war nur eine Neutrinoart bekannt, seine erste Fassung betraf also Übergänge zwischen Neutrino und Antineutrino und nicht den Artwechsel, den wir heute messen.
Die moderne Form kam 1969, in einer Arbeit mit Wladimir Gribow, nachdem das Myon-Neutrino entdeckt war und es Arten gab, zwischen denen oszilliert werden konnte. Diese Arbeit verband die Idee unmittelbar mit dem solaren Neutrinodefizit von Davis, das im Jahr zuvor berichtet worden war und das niemand erklären konnte.
Der Übertritt
Im September 1950 reiste Pontecorvo, damals im britischen Harwell tätig, mit seiner Familie zum Urlaub nach Italien und fuhr weiter nach Stockholm, Helsinki und über die Grenze in die Sowjetunion. Sein Verschwinden wurde wochenlang nicht bekanntgegeben. Den Rest seiner Laufbahn verbrachte er am Vereinigten Institut für Kernforschung in Dubna und trat erst 1978 wieder öffentlich im Westen auf.
Der Zeitpunkt lud zum Verdacht ein. Klaus Fuchs war Anfang desselben Jahres wegen Weitergabe von Nukleargeheimnissen verurteilt worden, und Pontecorvo hatte an Reaktorprojekten mit geheimen Anteilen gearbeitet. Er wurde in Abwesenheit untersucht und in der Presse als wahrscheinlicher Spion behandelt.
Spionage wurde ihm nie nachgewiesen, und die Frage ist unter Historikern bis heute wirklich strittig. Seine belegten politischen Sympathien waren kommunistisch, und das genügt, um den Schritt ohne zusätzliche Annahmen zu erklären. Diese Seite nennt, was belegt ist, und lässt den Rest offen - die angemessene Behandlung einer umstrittenen Biografie.
Die wissenschaftliche Folge ist weniger mehrdeutig. Seine Arbeiten nach 1950 erschienen in sowjetischen Zeitschriften und erreichten den Westen langsam, und die Oszillationsidee kursierte jahrelang mit begrenzter Aufmerksamkeit außerhalb eines kleinen Kreises.
Zu früh recht haben
Als Davis 1968 ein solares Neutrinodefizit meldete, lautete die vorherrschende Reaktion, entweder das Experiment oder das Sonnenmodell müsse falsch sein. Pontecorvos Oszillationserklärung existierte und war veröffentlicht, und sie setzte sich nicht durch - auch deshalb, weil sie voraussetzte, dass Neutrinos Masse haben, und das Standardmodell sagte, sie hätten keine.
Dreißig Jahre vergingen. Super-Kamiokande wies 1998 die atmosphärische Oszillation nach, und das Sudbury Neutrino Observatory schloss den solaren Fall 2001 und 2002. Durchgesetzt hat sich die Erklärung, die Pontecorvo 1957 vorgeschlagen und 1969 geschärft hatte.
Er starb 1993 in Dubna, fünf Jahre vor der ersten Bestätigung. Die Nobelpreise für die Oszillation gingen 2015 an Kajita und McDonald, und der Preis wird nicht posthum vergeben.
Hier zeigt sich ein Muster, das in diesem ganzen Bereich wiederkehrt. Pauli wartete sechsundzwanzig Jahre und erlebte es gerade noch. Davis wartete vierunddreißig und erhielt den Preis mit achtundachtzig. Pontecorvo wartete und verfehlte es um fünf Jahre. Recht zu haben ist nicht dasselbe wie bestätigt zu sein, und der Abstand dazwischen bemisst sich in Jahrzehnten, nicht in Jahreszeiten.
Häufige Fragen
Wofür ist Pontecorvo am bekanntesten?
Für den Vorschlag der Neutrinooszillation, also der Idee, dass Neutrinos im Flug ihre Art wechseln. Er ist das P in der PMNS-Matrix, die beschreibt, wie Artzustände und Massenzustände zusammenhängen.
Erfand er auch die Chlormethode?
Ja, 1946. Ein Neutrino wandelt Chlor-37 in Argon-37 um, das sich ausspülen und zählen lässt. Raymond Davis nutzte genau diese Methode zwei Jahrzehnte später in Homestake.
Warum ging er in die Sowjetunion?
Er lief im September 1950 über, auf einer Reise von Großbritannien über Italien und Finnland. Seine belegten kommunistischen Sympathien genügen zur Erklärung. Er stand unter Spionageverdacht, nachgewiesen wurde nie etwas, und Historiker sind sich weiterhin uneins.
Erlebte er die Bestätigung der Oszillation?
Nein. Er starb 1993. Super-Kamiokande wies die atmosphärische Oszillation 1998 nach, und das Sudbury Neutrino Observatory klärte den solaren Fall 2001 und 2002.
Warum dauerte die Anerkennung so lange?
Weil Oszillation voraussetzt, dass Neutrinos Masse haben, und das Standardmodell in seiner damaligen Fassung sagte, sie hätten keine. Seine Arbeiten nach 1950 erschienen zudem in sowjetischen Zeitschriften und erreichten den Westen nur langsam.
