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'''GALLEX''' oder '''Gallium-Experiment''' war ein [[Radiochemie|radiochemisches]] [[Neutrinodetektor|Experiment zum Nachweis von Neutrinos]]. Es lief von 1991 bis 1997 am [[Laboratori Nazionali del Gran Sasso]] (LNGS).<ref name="Hampel2004">{{internetquelle|autor=Wolfgang Hampel|hrsg=mpg|url=http://www.mpg.de/843634/forschungsSchwerpunkt|sprache=deutsch|titel=Der Beitrag des GALLEX-GNO-Experiments zur Lösung des Sonnenneutrino-Problems|werk=MPG Tätigkeitsbericht 2003|datum=10. November 2004|zugriff=26. Februar 2010}}</ref> Das Projekt wurde von einer internationalen Kollaboration aus amerikanischen, deutschen, französischen, italienischen, israelischen und polnischen Wissenschaftlern unter Leitung des [[Max-Planck-Institut für Kernphysik]] Heidelberg durchgeführt (Projektleiter war [[Till Kirsten]]).

Ziel des Experiments war der Nachweis der solaren [[Neutrino]]s und damit die Prüfung von Theorien zu den Energieerzeugungsmechanismen der [[Sonne]]. Zuvor hatte es keine Beobachtungen niedrigenergetischer solarer Neutrinos gegeben.

== Aufstellort ==
Die Hauptkomponenten des Experiments, der Tank und die Zähler, lagen in den unterirdischen [[astrophysik]]alischen Laboratorien Laboratori Nazionali del Gran Sasso in [[Italien]], Region [[Abruzzen]], in der Nähe von [[L’Aquila]] innerhalb des 2912 Meter hohen [[Gran Sasso|Gran-Sasso]]-Massivs. Der Aufstellort entspricht einer Tiefe von 3200 Meter Wasser. Dies ist notwendig, um den Detektor von [[kosmische Strahlung|kosmischer Strahlung]] abzuschirmen. Das Labor ist über die Autobahn [[A24 (Italien)|A-24]] erreichbar, welche durch den Berg verläuft.

== Detektor ==
Der 54 [[Kubikmeter|m3]] fassende Detektortank war mit 101 [[Tonne (Einheit)|Tonnen]] einer [[Galliumtrichlorid]]-[[Salzsäure]] Lösung gefüllt. Diese enthielt 30,3 Tonnen [[Gallium]]<ref name="Hampel2004" />, damals fast eine Weltjahresproduktion und nach dem [[Soviet–American Gallium Experiment|SAGE]]-Detektor wahrscheinlich die größte Menge Gallium, die je verwendet wurde. Das Gallium in der Lösung diente als [[Target (Physik)|Target]] für eine neutrino-induzierte [[Kernreaktion]] (Neutrinoeinfang oder inverser Betazerfall). Dadurch wird das Gallium in [[Germanium]] durch folgende Reaktion umgewandelt:

:<math> \nu_e + \mathrm{^{71}Ga} \longrightarrow \mathrm{^{71}Ge^+} + e^- </math>

Der Schwellenwert für den Neutrinonachweis liegt bei dieser Reaktion bei 233,2 [[keV]]. Es können also nur Neutrinos mit einer Energie größer als 233,2 keV nachgewiesen werden. Der relativ niedrige Schwellenwert ist ein Grund, warum Gallium als Detektormaterial benutzt wurde. Andere Detektor-Reaktionen haben höhere Schwellenwerte, so zum Beispiel das [[Homestake-Experiment]] mit 813 keV durch den Nachweis von 37[[Argon]]. Mit dem Nachweis von 71Ge können auch Neutrinos aus der primären [[Proton-Proton-Reaktion]] der Sonne mit einer maximalen Energie von 420 keV detektiert werden.

Das entstandene 71Ge wurde chemisch aus dem Detektor extrahiert und in gasförmiges [[Monogerman]] (71GeH4) umgewandelt. Der Zerfall der 71Ge-Atome mit einer [[Halbwertzeit]] von 11,43 Tagen wurde mit [[Proportionalzähler]]n nachgewiesen. Jeder nachgewiesene Zerfall entspricht einem eingefangenen Neutrino.

== Resultate ==
Das GALLEX-Experiment war das erste Experiment, das Neutrinos aus der p-p-Reaktion, aus der die Sonne den größten Teil ihrer Energie erzeugt, nachwies. Zwischen 1991 und 1997 maß der Detektor eine Rate von 77,5 [[Solar neutrino unit|SNU]] ([[Solar neutrino unit]]s), was etwa 0,75 Zerfällen pro Tag entspricht. Diese Rate war mit hoher statistischer Signifikanz deutlich geringer als die Vorhersage nach dem [[solares Standardmodell|solaren Standardmodell]], die je nach Autor zwischen 125 und 136 SNU lag.

Zu einem ähnlichen Defizit war schon das [[Homestake-Experiment]] gekommen, man nannte es das [[Neutrinoproblem|solare Neutrinoproblem]]. Dieses Experiment hatte jedoch nur höherenergetische Neutrinos detektieren können, nicht aber die niederenergetischen Neutrinos aus der mit Abstand wichtigsten Fusionsreaktion in der Sonne.

Die gemessene Diskrepanz unterstützte die Hypothese der (später zweifelsfrei nachgewiesenen) [[Neutrinooszillation]]en, die im ursprünglichen [[Standardmodell]] der Elementarteilchenphysik nicht enthalten war. Demnach haben Neutrinos eine von Null verschiedene Masse und können „oszillieren“, d. h. sich von einer Neutrinoart in eine andere umwandeln. Radiochemische Neutrinodetektoren reagieren nur auf die Neutrinoart [[Neutrino|Elektron-Neutrino]], nicht auf den zweiten und dritten Neutrino-[[Flavour]]. Die Umwandlung von in der Sonne entstandenen Elektron-Neutrinos in einen anderen Typ auf dem Weg zur Erde ist für die Diskrepanz verantwortlich.

== Andere Experimente ==
Das Nachfolgeexperiment von GALLEX war das [[Gallium Neutrino Observatorium]] oder G.N.O., welche vom LNGS im April 1998 begann und bis zum Jahr 2003 fortgeführt wurde.<ref name="Hampel2004" />

Ein ähnliches Experiment, welches metallisches Gallium verwendete, ist das Russisch-Amerikanische Gallium-Experiment [[Soviet–American Gallium Experiment|SAGE]].

== Weblinks ==
*[http://www.mpi-hd.mpg.de/lin/research_history.en.html#gallex The GALLEX / GNO Experiments]

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Neutrino-Observatorium]]
[[Kategorie:Wissenschaft und Forschung in Italien]]
[[Kategorie:Bildung und Forschung in den Abruzzen]]
[[Kategorie:Abkürzung]]
[[Kategorie:Gallium]]
{{Coordinate |NS=42/25/14.0376/N |EW=13/30/59.1264/E |type=landmark |dim=100 |region=IT-65}}

GALLEX - Versionsgeschichte

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