Wälder könnten als riesige Neutrinodetektoren dienen

Der Physiker Steven Prohira hat eine faszinierende Idee vorgeschlagen, Wälder als natürliche Antenne zur Identifizierung ultrahochenergetischer Neutrinos zu nutzen. Er vermutet, dass Bäume die Radiowellen empfangen können, die durch bestimmte Wechselwirkungen dieser subatomaren Teilchen erzeugt werden.

Prohira, ein Astroteilchenphysiker, hält dieses spannende Konzept für eine natürliche Lösung, die bisher vielleicht übersehen wurde. Amy Connolly, eine Physikerin an der Ohio State University, die nicht an der Studie beteiligt ist, teilt ähnliche Ansichten.

Die Herausforderung liegt im Nachweis von Neutrinos, da hierfür typischerweise große, empfindliche Detektoren erforderlich sind. Dies gilt umso mehr für die seltensten Neutrinos mit der höchsten Energie, die aus dem Weltraum auf die Erde herabsteigen.

Auf der Suche nach diesen schwer fassbaren Neutrinos haben Physiker auf den Bau innovativer Detektoren an natürlichen Orten zurückgegriffen. Zu den bestehenden Beispielen gehören das IceCube-Neutrino-Observatorium, das einen Kubikkilometer antarktisches Eis nutzt, und das Kubikkilometer-Neutrino-Teleskop KM3NeT, das im Mittelmeer interagierende Neutrinos identifizieren wird. Diese beiden riesigen Volumendetektoren können potenziell die selten vorkommenden hochenergetischen Neutrinos einfangen.

Um ungewöhnlich energiereiche Neutrinos zu erforschen, planen Wissenschaftler die Identifizierung einer bestimmten Art von Neutrinos, der sogenannten Tau-Neutrinos. Wenn ein Tau-Neutrino mit der Erde interagiert, kann es ein Teilchen namens Tau-Lepton erzeugen. Die Radiowellen, die durch den Schauer geladener Teilchen des aus der Erdkruste austretenden Tau-Leptons in die Atmosphäre erzeugt werden, könnten mit einem Detektor wie dem riesigen GRAND-Experiment erfasst werden, das aus 200.000 Antennen besteht, die in 20 Arrays auf der ganzen Welt verteilt sind.

Großprojekte wie diese veranlassten Prohira, über die Nutzung vorhandener Antennen nachzudenken. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Bäume die Fähigkeit haben, auf Radiowellen zuzugreifen. Um solche Wellen zu erkennen, müsste man in jedem Baum einen Draht anbringen oder den Stamm jedes Baumes mit einer Spule ummanteln, die mit einem elektronischen Gerät verbunden ist, das die Signale lesen kann.

Trotz ihres Potenzials ist die Machbarkeit dieser Technik immer noch fraglich. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Leistung von Bäumen für sehr hochfrequente Radiowellen zu verstehen und ihre Reaktion auf die Polarisation der Radiowellen sowie die Auswirkungen von Laub und saisonalem Blattabwurf zu untersuchen.

Eric Oberla, Physiker an der University of Chicago, hält die Idee für inspirierend, räumt aber auch ein, dass der Ersatz hergestellter Antennen durch Bäume möglicherweise größere Herausforderungen mit sich bringt und diese Probleme weiter angegangen werden müssen.

Prohira betont jedoch, dass jede Auswirkung auf den Wald verstanden und auf eine Art und Weise gelöst werden sollte, die die Natur respektiert, andernfalls sollte diese Idee verworfen werden.