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Neutrinoobservatorium

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Neutrino-Observatorien (auch als Neutrinoteleskope, Neutrinodetektoren oder – etwas zu allgemein – Neutrino-Experimente bezeichnet) sind Teilchendetektoren speziell für den Nachweis und die Messung von Neutrinos aus weit entfernten Quellen. Als weit entfernt werden hier 100 Meter oder mehr angesehen.

Weil Neutrinoreaktionen sehr kleine Wirkungsquerschnitte haben, reagieren Neutrinos mit normaler Materie nur sehr selten. Neutrinodetektoren müssen deshalb sehr groß sein und meist jahrelang Daten sammeln, um statistisch signifikante Messergebnisse zu erreichen.

An der Erdoberfläche werden die seltenen Neutrinoereignisse durch die viel häufigeren Signale von Myonen der sekundären kosmischen Strahlung verdeckt. Deshalb werden die Neutrinodetektoren in großen Meerestiefen, unter Bergen oder in nicht mehr genutzten Bergwerken errichtet.

Nach dem Entstehungsort der beobachteten Neutrinos kann unterschieden werden zwischen

  • kosmischen Neutrinos (Weltall)
  • solaren Neutrinos (Sonne)
  • atmosphärischen Neutrinos (Erdatmosphäre)
  • Geoneutrinos (Erdinneres)
  • Reaktorneutrinos (Kernreaktoren)
  • Neutrinos aus Beschleunigerexperimenten

Wichtige NeutrinoobservatorienBearbeiten

Einige wichtige Neutrinoobservatorien sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Neutrino-Experimente
Observatorium Sensitivität Detektortyp Detektormaterial Reaktionstyp Reaktion Schwellenenergie
ANTARES,
Mittelmeer, Frankreich
kosmische   Tscherenkow H2O
geladener Strom
  + N →   + X
  + N →  + + X
Myonen
> 10 GeV [1]
Borexino,
Gran Sasso, Italien
niederenergetische solare   Szintillator H2O
C6H3(CH3)3
C15H11NO
elastische Streuung
  + e  + e 250–665 keV [2]
CLEAN niederenergetische solare  ,
sowie   aus Supernovae und Pulsaren
Szintillator flüssiges Neon
elastische Streuung
  + e  + e
  + 20Ne →   + 20Ne
? [3]
Daya Bay,
Daya Bay, China
Reaktorneutrinos Szintillator organischer
Gd-Komplex
geladener Strom
(inverser Betazerfall)
 + p+→n + e+ 1,8 MeV [4]
Double Chooz, Chooz Reaktorneutrinos Szintillator organischer
Gd-Komplex
geladener Strom
(inverser Betazerfall)
 + p+→n + e+ 1,8 MeV [5]
GALLEX,
Gran Sasso, Italien
solare   radiochemisch GaCl3 (30 t Ga)
geladener Strom
 +71Ga → 71Ge+e 233,2 keV [6]
GNO,
Gran Sasso, Italien
niederenergetische solare   radiochemisch GaCl3 (30 t Ga)
geladener Strom
 +71Ga → 71Ge+e 233,2 keV [7]
HERON hauptsächlich niederenergetische
solare  
Szintillator superfluides Helium
neutraler Strom
  + e  + e 1 MeV [8]
Homestake–Chlorine,
Homestake-Mine, USA
solare   radiochemisch C2Cl4 (615 t)
geladener Strom
37Cl+ 37Ar*+e
37Ar*37Cl + e+ +  
814 keV [9]
Homestake–Iodine,
Homestake-Mine, USA
solare   radiochemisch NaI
elastische Streuung,
geladener Strom
  + e  + e
  + 127I → 127Xe + e
789 keV [10]
ICARUS,
Gran Sasso, Italien
solare und atmosphärische
Neutrinos, sowie  ,  ,   von CERN
Tscherenkow flüssiges Argon
elastische Streuung
  + e  + e 5,9 MeV [11]
IceCube,
Südpol
atmosphärische und kosmische
 ,  ,  , eventuell weitere
Tscherenkow 1 km³ H2O (Eis)
geladener Strom
  + N → x + X
hauptsächlich Myonen
> 200 GeV; ≈ 10 GeV mit
DeepCore-Erweiterung
[12]
INO,
Ino Peak, Indien
atmosphärische Neutrinos Widerstands-
plattenkammer
Glas
elastische Streuung,
geladener Strom
  + e  + e
  + no → e + p+
  + p+ → e+ + no
? [13]
Kamiokande,
Kamioka, Japan
solare und atmosphärische   Tscherenkow 3.000 t H2O
elastische Streuung
  + e  + e 7,5 MeV [14]
KamLAND,
Kamioka, Japan
Reaktorneutrinos, Geoneutrinos   Szintillator   1,8 MeV [15]
LENS,
Gran Sasso, Italien
niederenergetische solare   Szintillator In(MVA)x
geladener Strom
  + 115In → 115Sn+e+2γ 120 keV [16]
MOON,
Washington, USA
niederenergetische solare   und
niederenergetische Supernova- 
Szintillator 100Mo (1 t) +
MoF6 (gasförmig)
geladener Strom
 +100Mo → 100Tc+e 168 keV [17]
OPERA,
Gran Sasso, Italien
 ,  ,   von CERN Hybrid 2000 t Pb/Emulsion +
Myon-Spektrometer
geladener Strom
  + N →   +X 4,5 GeV [18]
RENO,
Yeonggwang, Südkorea
Reaktorneutrinos Szintillator organischer
Gd-Komplex
geladener Strom
(inverser Betazerfall)
 + p+→n + e+ 1,8 MeV
SAGE,
Baksan, Russland
niederenergetische solare   radiochemisch GaCl3
geladener Strom
 +71Ga → 71Ge+e 233,2 keV [19]
SNO,
Sudbury-Mine, Kanada
solare und atmosphärische  ,  ,   Tscherenkow 1000 t D2O
geladener Strom,
neutraler Strom,
elastische Streuung
  + 21D →p++p++e
  + 21D →  +no+p+
  + e  + e
6,75 MeV [20]
Super-Kamiokande,
Kamioka, Japan
solare und atmosphärische
 ,  ,   sowie  ,  ,   von KEK
Tscherenkow 32.000 t H2O
elastische Streuung,
geladener Strom
  + e  + e
  + no → e + p+
  + p+ → e+ + no
? [21]
UNO,
Henderson-Mine, USA
solare, atmosphärische
und Reaktorneutrinos
Tscherenkow 440.000 t H2O
elastische Streuung
  + e  + e ? [22]