imported>Drucker03: Abschnittlink korrigiert

2025-12-02T21:01:41Z

Abschnittlink korrigiert

Neue Seite

'''Borexino''' ist ein Experiment der [[Teilchenphysik]], mit dem aus der [[Sonne]] stammende [[Neutrinos]] niedriger Energie erforscht werden. Die Bezeichnung „Borexino“ ist das italienische [[Diminutiv]] von BOREX ([[Bor]]on solar neutrino experiment).<ref>{{cite book|author=Georg G. Raffelt|title=Stars As Laboratories for Fundamental Physics: The Astrophysics of Neutrinos, Axions, and Other Weakly Interacting Particles |chapter=BOREXINO|pages=393–394|chapter-url=http://books.google.com/books?id=6esnbt7BfIwC&pg=PA393|publisher=University of Chicago Press|year=1996|isbn=0-226-70272-3 |language=en}}</ref> Das Experiment befindet sich in den [[Laboratori Nazionali del Gran Sasso]] und repräsentiert eine internationale Gruppe mit Forschern aus [[Italien]], den [[Vereinigte Staaten|Vereinigten Staaten]], [[Deutschland]], [[Frankreich]] und [[Russland]].<ref>{{cite web|title=Borexino Experiment|url=https://borex.lngs.infn.it/ |work=Borexino, Offizielle Internetpräsenz |author=INFN |accessdate=2022-10-08 |offline= |language=en }}</ref> Das Experiment wird von verschiedenen nationalen Institutionen wie [[Istituto Nazionale di Fisica Nucleare|INFN]] und [[National Science Foundation|NSF]] finanziert.
[[Datei:Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Borexino detector.png|mini|Das Borexino-Experiment im September 2015]]

Der Detektor ist ein [[Szintillationszähler|Flüssigszintillator]], der sich in einer Kugel aus [[rostfreier Stahl|rostfreiem Stahl]] befindet, abgeschirmt durch einen Wassertank. Hauptziel des Experiments ist die präzise Vermessung der monoenergetischen Neutrinos von der Sonne, die beim Elektroneneinfang von [[Beryllium]]-7 entstehen, um die Ergebnisse mit den theoretischen Vorhersagen zu vergleichen. Solche Neutrinos entstehen bei der [[Proton-Proton-Kette#Proton-Proton-II-Kette|Proton-Proton-Reaktion]]. Auch Sonnenneutrinos aus anderen Prozessen ([[Bor]]-8, [[Proton-Proton-Kette|pep]] und [[CNO-Zyklus|CNO]]) können nachgewiesen werden. Damit gewinnen die Forscher Erkenntnisse über die [[Kernfusion]]sprozesse im Kern der Sonne und auch über [[Neutrinooszillation]]. Es sollen auch Antineutrinos aus dem Erdinnern und [[Atomkraftwerk]]en gemessen werden. Das Projekt könnte auch Neutrinos von [[Supernova]]e in der Milchstraße auffinden. Borexino ist Teil des [[Supernova Early Warning System]]s.<ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=The Borexino detector at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso|journal=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A|volume=600|issue=3|pages=568–593|year=2008|doi=10.1016/j.nima.2008.11.076|arxiv=0806.2400|bibcode = 2009NIMPA.600..568B |language=en }}</ref>

Als Teil des Borexino-Experimentes sollte das SOX-Projekt nach [[Steriles Neutrino|sterilen Neutrinos]] suchen.<ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=SOX: Short distance neutrino Oscillations with BoreXino|journal=JHEP|volume=1308|issue=038|year=2013|doi=10.1007/JHEP08(2013)038 |arxiv=1304.7721 |language=en}}</ref> Aufgrund von Problemen bei der Herstellung der Neutrinoquelle wurde das Projekt abgebrochen.

Sprecher war 1990 bis 2011 [[Gianpaolo Bellini (Physiker)|Gianpaolo Bellini]]. Zu den führenden Wissenschaftlern gehört auch [[Frank Paul Calaprice]].

== Resultate ==
[[Datei:SolarSpectraWithExp.jpg|miniatur|300x300px|Die grauen Bänder vergleichen die Regionen, in denen die Solar-Neutrino-Teleskope, die in der Lage sind, die Energie der Ereignisse zu messen, empfindlich sind. Zu beachten ist, dass die Vorhersagen von Solarmodellen im logarithmischen Maßstab gegeben sind: Super-Kamiokande und SNO können etwa 0,02 % der Gesamtmenge beobachten, während Borexino jede Art von vorhergesagtem Neutrino aus der Sonne beobachten kann.]]
Ab Mai 2007 begann der Borexinodetektor mit der Datenaufnahme.<ref>{{cite web|title=The Borexino experiment at Gran Sasso begins the data taking|publisher=Laboratori Nazionali del Gran Sasso press release|url=http://www.interactions.org/cms/?pid=1025183|date=2007-05-29| accessdate=2012-10-09 |language=en}}</ref> Im August 2007 wurden erstmals Beryllium-7-Neutrinos aus der Sonne gemessen, wobei die Messung in Echtzeit erfolgte.<ref>{{cite journal|author= Emiliano Feresin |title=Low-energy neutrinos spotted|journal=Nature news|year=2007|doi=10.1038/news070820-5 |language=en}}</ref><ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=First real time detection of 7Be solar neutrinos by Borexino|journal=Physics Letters B|volume=658|issue=4|pages=101–108|year=2007|doi=10.1016/j.physletb.2007.09.054|arxiv=0708.2251|bibcode = 2008PhLB..658..101B |language=en }}</ref> Die Daten wurden 2008 erweitert und präzisiert.<ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=Direct Measurement of the Be7 Solar Neutrino Flux with 192 Days of Borexino Data|journal=Physical Review Letters|volume=101|issue=9|pages=091302|year=2008|doi=10.1103/PhysRevLett.101.091302|arxiv=0805.3843|bibcode = 2008PhRvL.101i1302A |language=en }}</ref>

2010 wurden erstmals Neutrinos aus dem Erdinnern beobachtet. Es handelt sich um Antineutrinos die aus den Zerfällen von [[Uran]], [[Thorium]], [[Kalium]], und [[Rubidium]] entstehen.<ref>{{cite web|title=A first look at the Earth interior from the Gran Sasso underground laboratory|publisher=INFN press release|url=http://www.interactions.org/cms/?pid=1029191|date=2010-03-11| accessdate=2012-10-09 |language=en}}</ref><ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=Observation of geo-neutrinos|journal=Physics Letters B|volume=687|issue=4–5|pages=299–304|year=2010|doi=10.1016/j.physletb.2010.03.051|arxiv=1003.0284|bibcode = 2010PhLB..687..299B |language=en }}</ref>

2011 veröffentlichte das Experiment eine Präzisionsmessung von Beryllium-7-Neutrinos aus der Sonne,<ref>{{cite web|title=Precision measurement of the Beryllium solar neutrino flux and its day/night asymmetry, and independent validation of the LMA-MSW oscillation solution using Borexino-only data.|publisher=Borexino Collaboration press release|url=http://www.interactions.org/cms/?pid=1030628|date=2011-04-11| accessdate=2012-10-09 |language=en}}</ref><ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title= Precision Measurement of the Be7 Solar Neutrino Interaction Rate in Borexino|journal=Physical Review Letters|volume=107|issue=14|pages=141302|year=2011|doi=10.1103/PhysRevLett.107.141302|arxiv=1104.1816|bibcode = 2011PhRvL.107n1302B |language=en }}</ref> und im selben Jahr Sonnenneutrinos aus [[Proton-Proton-Reaktion|pep]]-Reaktionen.<ref>{{cite web|title=Borexino Collaboration succeeds in spotting pep neutrinos emitted from the sun|publisher=PhysOrg.com|url=http://phys.org/news/2012-02-borexino-collaboration-pep-neutrinos-emitted.html|date=2012-02-09| accessdate=2012-10-09 |language=en}}</ref><ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=First Evidence of pep Solar Neutrinos by Direct Detection in Borexino|journal=Physical Review Letters|volume=108|issue=5|pages=051302|year=2011|doi=10.1103/PhysRevLett.108.051302|arxiv=1110.3230|bibcode = 2012PhRvL.108e1302B |language=en }}</ref>

2012 veröffentlichten sie die Resultate von Messungen der Geschwindigkeit von [[CNGS]]-Neutrinos von [[CERN]] nach [[Gran Sasso]]. Die Resultate waren in Übereinstimmung mit der [[Lichtgeschwindigkeit]].<ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=Measurement of CNGS muon neutrino speed with Borexino|journal=Physics Letters B|volume=716|issue=3–5|pages=401–405|year=2012|doi=10.1016/j.physletb.2012.08.052|arxiv=1207.6860|bibcode = 2012arXiv1207.6860B |language=en }}</ref> Siehe [[Messungen der Neutrinogeschwindigkeit]].

Ende August 2014 veröffentlichte die Borexino Kollaboration die Resultate zur Messung des primären Proton-Proton-Fusionsprozesses in der Sonne.<ref>{{cite journal|author=Borexino collaboration|title=Neutrinos from the primary proton–proton fusion process in the Sun|journal=nature|volume=512|issue=7515|year=2014|doi=10.1038/nature13702 |language=en }}</ref> Dies stellt die erste direkte Messung der sogenannten primären pp Neutrinos dar.

2020 gelang es Borexino auch Neutrinos aus dem zweiten Fusionsprozess der Sonne neben dem pp-Prozess, dem [[CNO-Zyklus]] nachzuweisen.<ref>[https://www.nature.com/articles/s41586-020-2934-0 Borexino Collaboration: Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun], Nature, Band 587, 2020, S. 577–582</ref>

== SOX-Projekt ==
SOX ist das englische Akronym für „'''s'''hort distance neutrino '''o'''scillations with Bore'''x'''ino“. Das Projekt sieht vor eine künstliche Antineutrinoquelle im Tunnel unterhalb des Borexino Detektors zu installieren. Die Aktivität des radioaktiven Betastrahlers (Cer-144) wird ca. 100 kCi betragen. Ce-144 zerfällt mit einer Halbwertszeit von ca. 285 Tagen in Praseodym-144. Die lange Halbwertszeit ermöglicht Transport und Installation der Antineutrinoquelle, während der hohe Q-Wert von Pr-144 (oberhalb der Schwelle für den inversen Betazerfall) letztendlich die Antineutrinos zur Detektion liefert. Der Nachweis soll über den inversen Betazerfall erfolgen. Hierbei wird ein promptes Signal, bestehend aus der Positronannihilation, und ein verzögertes Signal durch den Einfang des Neutrons am Wasserstoff detektiert. Dies soll eine besonders untergrundarme Messung ermöglichen.<ref name="meyer-proceedings">{{cite journal|author=Mikko Meyer |title=Search for Sterile Neutrinos with the Borexino Detector|journal=DESY-PROC-2014-4|year=2014|doi=10.3204/DESY-PROC-2014-04/7 |language=en}}</ref><ref>{{cite journal|author=M. Pallavicini |title=The SOX project: a search for sterile neutrinos with BoreXino |journal= PoS Neutel2013 (2013) 026|year=2013 |language=en}}</ref> <br>
Als weitere Option wird die Installation einer künstlichen Neutrinoquelle (Chrom-51) erwogen.<ref name="meyer-proceedings" /> Der Nachweis wird hierbei analog zur Analyse der solaren Beryllium-7-Neutrinos erfolgen.<br>
Der Beginn der Expositionsphase von CeSOX ist für Ende 2016 vorgesehen. Das Projekt wurde inzwischen abgesagt, da die notwendige Neutrinoquelle auf Grund technischer Probleme in der Wiederaufbereitungsanlage Majak nicht geliefert werden kann.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/ruthenium-das-physik-experiment-und-die-strahlenwolke-a-1193908.html |autor=Christoph Seidler |titel=Ruthenium: Das Physik-Experiment und die Strahlenwolke |datum=2018-02-16 |zugriff=2018-03-18 |werk=Spiegel.online}}</ref>

Eine internationale Arbeitsgruppe veröffentlichte am 26. Juli 2019 ein Papier, wonach im Nuklearkomplex Majak im Südural bei der Produktion einer Komponente des Neutrinoexperimentes im Jahre 2017 ein Unfall zu hohen Rutheniumkonzentrationen führte, welche Umweltlabors in vielen Ländern nachwiesen. Die Indizien wiesen schon 2017 darauf hin, dass der Unfall im Zusammenhang mit einer Lieferung des Radioisotops Ce-144 für das Neutrinoexperiment stand. Die Analyse der Arbeitsgruppe bestehend aus 68 Autoren präzisiert diesen Indizienbeweis nun. Russland bestreitet dies jedoch nach wie vor.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.deutschlandfunk.de/analyse-der-ruthenium-wolke-von-2017-europa-zeigt-nicht-mit.676.de.html?dram:article_id=455031 |titel=Analyse der Ruthenium-Wolke von 2017 - "Europa zeigt nicht mit dem Finger auf Russland" |abruf=2019-07-29 |sprache=de-DE}}</ref>

== Weblinks ==
* [https://borex.lngs.infn.it/ Offizielle Webpräsenz]
*[http://www.ge.infn.it/borexino/ ''Borexino-Genova-Website'']
*[http://www.e15.ph.tum.de/research_and_projects/borexino/ ''Borexino-München-Website'']
*[http://www.etap.physik.uni-mainz.de/686_DEU_HTML.php ''Borexino-Mainz-Website'']
*[http://www.neutrino.uni-hamburg.de/projekte/borexino/ ''Borexino-Hamburg-Website'']

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Neutrino-Observatorium]]
[[Kategorie:Bildung und Forschung in den Abruzzen]]

Borexino - Versionsgeschichte

imported>Drucker03: Abschnittlink korrigiert