Borexino

Datei:Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Borexino detector.png

Das Borexino-Experiment im September 2015

Der Detektor ist ein Flüssigszintillator, der sich in einer Kugel aus 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-Reaktion. Auch Sonnenneutrinos aus anderen Prozessen (Bor-8, pep und CNO) können nachgewiesen werden. Damit gewinnen die Forscher Erkenntnisse über die Kernfusionsprozesse im Kern der Sonne und auch über Neutrinooszillation. Es sollen auch Antineutrinos aus dem Erdinnern und Atomkraftwerken gemessen werden. Das Projekt könnte auch Neutrinos von Supernovae in der Milchstraße auffinden. Borexino ist Teil des Supernova Early Warning Systems.<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref>

Als Teil des Borexino-Experimentes sollte das SOX-Projekt nach sterilen Neutrinos suchen.<ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref> Aufgrund von Problemen bei der Herstellung der Neutrinoquelle wurde das Projekt abgebrochen.

Sprecher war 1990 bis 2011 Gianpaolo Bellini. Zu den führenden Wissenschaftlern gehört auch Frank Paul Calaprice.

Resultate

Datei:SolarSpectraWithExp.jpg

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.

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>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</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>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</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>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 „short distance neutrino oscillations with Borexino“. 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">Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref><ref>Vorlage:Cite book/URL Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung Vorlage:Cite book/Meldung2</ref>
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.
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>Christoph Seidler: Ruthenium: Das Physik-Experiment und die Strahlenwolke. In: Spiegel.online. 16. Februar 2018, abgerufen am 18. März 2018. </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>Analyse der Ruthenium-Wolke von 2017 - "Europa zeigt nicht mit dem Finger auf Russland". Abgerufen am 29. Juli 2019 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref>

Weblinks

Einzelnachweise