Solare Neutrinos Henning Hünteler 289194 Betreuer: Dr. Sven Rakers 07.07.2004.

Solare NeutrinosSolare Neutrinos

Henning Hünteler 289194Henning Hünteler 289194

Betreuer: Dr. Sven RakersBetreuer: Dr. Sven Rakers

07.07.200407.07.2004

Allgemeine GliederungAllgemeine Gliederung

Grundlegende InformationenGrundlegende Informationen

Neutrinoentstehung in der SonneNeutrinoentstehung in der Sonne

Bisherige NachweisversucheBisherige Nachweisversuche

Das NeutrinoproblemDas Neutrinoproblem

Aktuelle und zukünftige ExperimenteAktuelle und zukünftige Experimente

Grundlegende Grundlegende InformationenInformationen

Grundlegende Grundlegende InformationenInformationenDer Der ββ-Zerfall-Zerfall

Endeckung: Becquerel (1900, Endeckung: Becquerel (1900, Nobelpreis 1903)Nobelpreis 1903)

Hypothese:Hypothese:

Probleme dieser Theorie:Probleme dieser Theorie:

Kontinuierliches ElektronenspektrumKontinuierliches Elektronenspektrum

Energie-, Impuls-, Energie-, Impuls-, Drehimpulserhaltung verletztDrehimpulserhaltung verletzt

n p e


Mögliche Mögliche ErklärungsversucheErklärungsversuche Mehrere Energieniveaus im Kern, Mehrere Energieniveaus im Kern,

Zerfall in angeregten Zustand Zerfall in angeregten Zustand

Problem: Keine γ-Strahlung Problem: Keine γ-Strahlung beobachtetbeobachtet

Energieerhaltung modifizieren:Energieerhaltung modifizieren:

Evtl. EEvtl. EAnfangAnfang≥E≥EEndeEnde


Paulis HypothesePaulis Hypothese Grundlegend neuer Ansatz:Grundlegend neuer Ansatz:

Neues Teilchen als „Bilanzfälschung“ Neues Teilchen als „Bilanzfälschung“ des des ββ-Zerfalls-Zerfalls

Neutrino („kleines Neutrales“)Neutrino („kleines Neutrales“)

Eigenschaften: Spin: ½, keine Masse, Eigenschaften: Spin: ½, keine Masse, keine Ladung, keine keine Ladung, keine WechselwirkungWechselwirkungn p e


Eigenschaften der Eigenschaften der NeutrinosNeutrinos

Grundlegende Grundlegende Informationen Informationen

Nachweis durch Reines und Nachweis durch Reines und CowanCowan

Grundlegende Informationen Grundlegende Informationen Nachweis durch Reines und Nachweis durch Reines und

CowanCowan Das Savannah-River-Das Savannah-River-

ExperimentExperiment

UnterirdischUnterirdisch

12m unterhalb eines Kernreaktors12m unterhalb eines Kernreaktors

Nachweis der Nachweis der γγ-Quanten mit -Quanten mit PhotomultipliernPhotomultipliern

Nachweis der Neutronen mit Nachweis der Neutronen mit CadmiumCadmium

Grundlegende Grundlegende Informationen Nachweis Informationen Nachweis durch Reines und Cowandurch Reines und Cowan


Maximale Verzögerung zwischen Maximale Verzögerung zwischen Annihilation und Neutroneneinfang: 10µsAnnihilation und Neutroneneinfang: 10µs


Bei Signal: Bei Signal: 1.) 1. Signal von Positron?1.) 1. Signal von Positron? 2.) 2. Signal von Neutron?2.) 2. Signal von Neutron? 3.) Signal von umgekehrtem 3.) Signal von umgekehrtem

ββ-Zerfall-Zerfall 4.) Ausschluss anderer 4.) Ausschluss anderer

SignalquellenSignalquellen


Nobelpreis 1996 für ReinesNobelpreis 1996 für Reines

Neutrinoentstehung in der Sonne

Neutrinoentstehung in der Neutrinoentstehung in der SonneSonne

Der pp-ZyklusDer pp-Zyklus Der pp-Zyklus liefert 98,4% der solaren Der pp-Zyklus liefert 98,4% der solaren

Energie:Energie:2

ep e p H 2ep p H e

2 3H p He

3 42 2He He p 3 4 7He He Be 3 4

eHe p He e

2,4*10-5%Eν≤18,77MeV

99,75%Eν≤0,42MeV

0,25%Eν=1,44MeV

86%

7 7eBe e Li 7 8Be p B

7 42Li p He 8 8eB Be e

8 42Be He

Eν≤14,06MeV

14%

14% 0,02%90%: Eν=862keV10%: Eν=384keV


Der CNO-ZyklusDer CNO-Zyklus13 13

eN C e

15 15eO N e

17 17eF O e

15 12 4N p C He

12 13C p N

13 14C p N

14 15N p O

17 14 4O p N He

16 17O p F

15 16N p O


Das NeutrinospektrumDas NeutrinospektrumNamNamee

ReaktionReaktion

pppp 0.26680.2668 0.4230.423±0.03±0.03

peppep 1.4451.445 1.4451.445

hephep 9.6289.628 18.77818.778

0.38550.3855

0.86310.86310.38550.3855

0.86310.8631

6.7356.735±0.±0.036036

14,0614,06

0.70630.7063 1.19821.1982±0.0±0.0003003

0.99640.9964 1.7317±0.01.7317±0.0005005

0.99770.9977 1.7364± 1.7364± 0.00030.0003

[ ]E MeVmax[ ]E MeV

2ep p H e

2ep e p H

3 4eHe p He e

7 7eBe e Li

8 8eB Be e

15 15eO N e

17 17eF O e

13 13eN C e

7Be

8B13N15O17F


Das NeutrinospektrumDas Neutrinospektrum

Bisherige Bisherige NachweisversucheNachweisversuche

Bisherige Bisherige NachweisversucheNachweisversucheEine neue EinheitEine neue Einheit

Zur Beschreibung der Einfangraten Zur Beschreibung der Einfangraten wird neue Einheit eingeführt:wird neue Einheit eingeführt:

1 SNU (solar neutrino unit) 1 SNU (solar neutrino unit)

=10=10-36-36 Einfänge pro Sekunde und Einfänge pro Sekunde und TargetatomTargetatom


Das Homestake-ExperimentDas Homestake-Experiment Aufbau 1968 von R. Davis, erstes Aufbau 1968 von R. Davis, erstes

Experiment zum Nachweis von NeutrinosExperiment zum Nachweis von Neutrinos

Einfangreaktion:Einfangreaktion:

Nachweisreaktion: Nachweisreaktion:

37 37eCl Ar e

37 37eAr Cl e


Das Homestake-ExperimentDas Homestake-Experiment Aufbau:Aufbau:

Homestake-Goldmine, South DakotaHomestake-Goldmine, South Dakota

Abschirmtiefe 1478m (4100mwe)Abschirmtiefe 1478m (4100mwe)

ΦΦµµ=4m=4m-2-2dd-1-1

615t Perchlorethan C615t Perchlorethan C22ClCl44, n(, n(3737Cl)/n(Cl)=0,24Cl)/n(Cl)=0,24

→→2,2*102,2*103030 Targetatome Targetatome


Das Homestake-ExperimentDas Homestake-Experiment Die Extraktion des Argon:Die Extraktion des Argon: Ausspülen des Argon mit HeliumAusspülen des Argon mit Helium Abkühlung mit StickstoffAbkühlung mit Stickstoff

KondensationKondensation


Das Homestake-ExperimentDas Homestake-Experiment Befüllung von speziellen Zählrohren Befüllung von speziellen Zählrohren

mit dem gewonnenen Argon unter mit dem gewonnenen Argon unter extrem schwerer Bleiabschirmungextrem schwerer Bleiabschirmung

Bestimmung der gewonnenen Bestimmung der gewonnenen Argonmenge durch den RückzerfallArgonmenge durch den Rückzerfall

τ≈τ≈35d35d


Das Homestake-ExperimentDas Homestake-Experiment Schwellenenergie:Schwellenenergie:

77Be, Be, 88B, pep, hep – Neutrinos werden B, pep, hep – Neutrinos werden detektiertdetektiert

0,814ClthE MeV


Das Homestake-ExperimentDas Homestake-Experiment Mittlere Zählrate gemittelt über die Mittlere Zählrate gemittelt über die

letzten 25 Jahre:letzten 25 Jahre:

Der theoretische Wert nach dem Der theoretische Wert nach dem Standard-Sonnen-Model beträgt:Standard-Sonnen-Model beträgt:

exp 2,56 0,16 0,16 2,56 0,32ClR SNU SNU

1,31,17,6Cl

SSMR SNU

Bisherige Bisherige NachweisversucheNachweisversucheGallex und GNOGallex und GNO

GALLium EXperiment und Gallium Neutrino GALLium EXperiment und Gallium Neutrino ObservatoryObservatory

Messungen: 1991-1997 (Gallex)Messungen: 1991-1997 (Gallex)1998-2000 (GNO)1998-2000 (GNO)


Nachweisreaktion:Nachweisreaktion:

71 71eGa Ge e

71 71eGe Ga e


Aufbau:Aufbau:

Gran Sasso Underground LaboratoryGran Sasso Underground Laboratory

ItalienItalien

Abschirmtiefe: 3300mweAbschirmtiefe: 3300mwe

30,3t Gallium in 101t GaCl30,3t Gallium in 101t GaCl33-HCl-HCl


Bestimmung des Ge-Gehalts:Bestimmung des Ge-Gehalts:

2GeCl2GeCl44 wird in Wasser eingeleitet: wird in Wasser eingeleitet:

→ → GeHGeH44

Bestimmung des Ge-Zerfalls (Bestimmung des Ge-Zerfalls (ττ=16,5 =16,5 d) mit Hilfe von d) mit Hilfe von ProportionalzählrohrenProportionalzählrohren


Schwellenenergie für Galliumexperimente: Schwellenenergie für Galliumexperimente: 0,233MeV0,233MeV

Alle solaren Neutrinos können detektiert Alle solaren Neutrinos können detektiert werdenwerden


Mittlere Zählrate gemittelt über 7, bzw. 3 Mittlere Zählrate gemittelt über 7, bzw. 3 Jahre Messzeit:Jahre Messzeit:

Der theoretische Wert nach dem Standard-Der theoretische Wert nach dem Standard-Sonnen-Model beträgt:Sonnen-Model beträgt:

, 4,3 7,6exp 4,7 7,877,5 6,2 77,5Ga GallexR SNU SNU

97128Ga

SSMR SNU

, 10,2 3,4 10,79,6 3,6 10,265,8 65,8Ga Gno

GaR SNU SNU

, 4,0 6,74,2 6,874,1 5,4 74,1Ga Gallex Gno

GaR SNU SNU


KamiokandeKamiokande Kamioka Neutrino Detektor Experiment, Kamioka Neutrino Detektor Experiment,

erstes Echtzeit-Experimenterstes Echtzeit-Experiment

Messungen: 1987-1995Messungen: 1987-1995


Nachweis des Cherenkov-Lichtes Nachweis des Cherenkov-Lichtes

der Elektronender Elektronen

e e


KamiokandeKamiokande Aufbau:Aufbau:

Kamioka mine (200 km westlich Tokio)Kamioka mine (200 km westlich Tokio)

Abschirmtiefe: 1000m (2700mwe)Abschirmtiefe: 1000m (2700mwe)

3000t H3000t H22O, 948 PMTsO, 948 PMTs


KamiokandeKamiokande Detektion des Cherenkov-Lichtes:Detektion des Cherenkov-Lichtes:

Streuung eines Neutrinos an einem ElektronStreuung eines Neutrinos an einem Elektron

Elektron emittiert Cherenkov-LichtElektron emittiert Cherenkov-Licht

Detektion über die PMTsDetektion über die PMTs

Keine Kernreakion sondern StreuungKeine Kernreakion sondern Streuung

Sensitiv für alle NeutrinoflavoursSensitiv für alle Neutrinoflavours

σσ((ννµµ)≈ )≈ σσ((ννττ)≈ 0,15*)≈ 0,15*σσ((ννee))

e


KamiokandeKamiokande Informationen überInformationen über

EinfallwinkelEinfallwinkel NeutrinoenergieNeutrinoenergie Zeitlicher VerlaufZeitlicher Verlauf

Energieschwelle: 6,75 MeV, nur Energieschwelle: 6,75 MeV, nur 88B und B und hep-Neutrinoshep-Neutrinos

Gemessener Neutrinofluss:Gemessener Neutrinofluss:6 2 12,82 0,37 10e

Kam cm s

8 , 1,01 6 2 10,815,05 10

e

B SSM cm s

Bisherige Bisherige NachweisversucheNachweisversucheSuper-KamiokandeSuper-Kamiokande

Super-Kamioka Neutrino Detektor ExperimentSuper-Kamioka Neutrino Detektor Experiment



Nachweis des Cherenkov-Lichtes Nachweis des Cherenkov-Lichtes

der Elektronender Elektronen

e e


Aufbau:Aufbau:

Kamioka mine (200 Kamioka mine (200 km westlich Tokio)km westlich Tokio)

Abschirmtiefe: Abschirmtiefe: 1000m (2700mwe)1000m (2700mwe)

50000t H50000t H22O, 11146 O, 11146

50cm-PMTs50cm-PMTs


Energieschwelle: 4,75 MeV, nur Energieschwelle: 4,75 MeV, nur 88B und B und hep-Neutrinoshep-Neutrinos

Gemessener Neutrinofluss:Gemessener Neutrinofluss:6 2 12,82 0,37 10e

Kam cm s

8 , 1,01 6 2 10,815,05 10

e

B SSM cm s



3-dimensionale Simulation der Events:

scharf begrenzter Kreis: Myon,

verwaschener Kreis: Elektron



Der Unfall:Der Unfall:

12.11.2001, 11:01:30: Ein PMT implodiert12.11.2001, 11:01:30: Ein PMT implodiert

durch eine Kettenreaktion werden 6665 durch eine Kettenreaktion werden 6665 PMTs zerstörtPMTs zerstört


Wiederaufbau bis 2006, 25M$Wiederaufbau bis 2006, 25M$ Seit Ende 2003 vorsichtige Seit Ende 2003 vorsichtige

Wiederaufnahme des K2K-ExperimentsWiederaufnahme des K2K-Experiments


Das NeutrinospektrumDas Neutrinospektrum



Erste Diskrepanz zwischen Erste Diskrepanz zwischen Vorhersage und Messung 1968 beim Vorhersage und Messung 1968 beim Homestake-Experiment, danach bei Homestake-Experiment, danach bei allen anderen durchgeführten allen anderen durchgeführten Versuchen, etwa derselbe Faktor.Versuchen, etwa derselbe Faktor.

Das NeutrinoproblemDas NeutrinoproblemErklärungsversucheErklärungsversuche



Schon 1969: Schon 1969: Theorie der Theorie der Neutrinooszillation Neutrinooszillation von Vladimir von Vladimir Gribov und Bruno Gribov und Bruno PontecorvoPontecorvo

Das NeutrinoproblemDas NeutrinoproblemNeutrinooszillationNeutrinooszillation

Zunächst: Nur 2 Neutrinos im VakuumZunächst: Nur 2 Neutrinos im Vakuum Beschreibung identische mit jener von z.B.Beschreibung identische mit jener von z.B.

Wobei Wobei θθVV der Vakuummischungswinkel ist. der Vakuummischungswinkel ist. ννe,µe,µ sind sind die Flavour-Eigenzustände und die Flavour-Eigenzustände und νν1,21,2 die die Masseneigenzustände. Masseneigenzustände.

Dann folgt für die zeit. Entwicklung der Neutrinos: Dann folgt für die zeit. Entwicklung der Neutrinos:

0 0( , )nn K K

1

2

cos sin

sin cose V V

µ V V

1

2

1

2

( ) cos sin (0)0

sin cos (0)( ) 0

iE te V V

iE tV Vµ

t e

t e


Wahrscheinlichkeit ein Wahrscheinlichkeit ein ννee nach der Zeit t als nach der Zeit t als ννe e

anzutreffen:anzutreffen:

Unter der Annahme dass die Unter der Annahme dass die Masseneigenzustände denselben Impuls haben Masseneigenzustände denselben Impuls haben gilt für die Energiedifferenz:gilt für die Energiedifferenz:

OBdA: mOBdA: m22>m>m11

2 2 21 2

1( ) (0) 1 sin 2 sin ( )

2e e Vt E E t

2 2 22 1

2 1 2 2

m m mE E

E E


So lässt sich eine Oszillationslänge bestimmen:So lässt sich eine Oszillationslänge bestimmen:

R ist hier die zurückgelegte Strecke und LR ist hier die zurückgelegte Strecke und LVV die die Oszillationslänge:Oszillationslänge:

Bei gleichen Massen findet keine Oszillation Bei gleichen Massen findet keine Oszillation stattstatt

Neutrinos besitzen eine endliche Neutrinos besitzen eine endliche Masse!!!Masse!!!

2 2 21 sin 2 sine e VV

R

L

2

2 3 2

42,48V

E E eVL m

m c MeV m


Nun werden 3 Flavoureigenzustände Nun werden 3 Flavoureigenzustände betrachtet, die sich als Kombination aus betrachtet, die sich als Kombination aus den 3 Masseneigenzuständen auffassen den 3 Masseneigenzuständen auffassen lassen:lassen:

mit:mit:

11 2 3

1 2 3 2

1 2 3 3

e e e e

µ µ µ µ

U U U

U U U

U U U

1 2 3 13 13 12 12

1 2 3 23 23 12 12

1 2 3 23 23 13 13

1 0 0 0 0

0 0 1 0 0

0 0 0 0 1

ie e e

µ µ µi

U U U c s e c s

U U U c s s c

U U U s c s e c

cosij ijc sinij ijs :ij Mischungswinkel:ie Phasenfaktor


Die Umwandlungswahrscheinlichkeit in Die Umwandlungswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit der zurückgelegten StreckeAbhängigkeit der zurückgelegten Strecke

Aktuelle und zukünftige Aktuelle und zukünftige ExperimenteExperimente


Sudbury Neutrino Sudbury Neutrino Observatory (SNO)Observatory (SNO) Sudbury Neutrino ExperimentSudbury Neutrino Experiment


Einfangreaktionen:Einfangreaktionen::

:

:

eCC d p p e

NC d p n

ES e e


Sudbury Neutrino Sudbury Neutrino Observatory (SNO)Observatory (SNO) Aufbau:Aufbau:

Creighton Mine, Sudbury, OntarioCreighton Mine, Sudbury, Ontario

Abschirmtiefe: 2073m (6010mwe)Abschirmtiefe: 2073m (6010mwe)

1000t D1000t D22O, 9456 20cm-PMTsO, 9456 20cm-PMTs


Sudbury Neutrino Sudbury Neutrino Observatory (SNO)Observatory (SNO) Energieschwellen:Energieschwellen:

8

( ) 8,2

( ) 2,2 ,

( ) 7,0

SNOthSNOthSNOth

E CC MeV

E NC MeV B hep

E ES MeV

6 2 1 6 2 11,76 0,05 0,09 10 1,76 0,10 10e

SNOv cm s cm s

,

0,48 6 2 1 0,66 6 2 10,45 0,643,41 0,45 10 3,41 10

µ

SNOv cm s cm s

8 , 1,01 6 2 10,815,05 10

e

B SSM cm s


Bestätigung der Oszillation Bestätigung der Oszillation durch SNOdurch SNO


Das KATRIN-ExperimentDas KATRIN-Experiment Neutrinomassen aus Kinematik von Neutrinomassen aus Kinematik von

ZerfallsprozessenZerfallsprozessen Bisher: m(Bisher: m(ννee)≤2,2 eV)≤2,2 eV

m(m(ννµµ)≤ 170keV)≤ 170keV

m(m(ννττ) ≤15,5MeV) ≤15,5MeV Mit KATRIN (erste Testmessungen 2006) Mit KATRIN (erste Testmessungen 2006)

kann die Elektron-Neutrinomasse bis auf kann die Elektron-Neutrinomasse bis auf 0,35eV bestimmt werden0,35eV bestimmt werden

Nachweis der Reaktion Nachweis der Reaktion Halbwertszeit: 12,32aHalbwertszeit: 12,32a

3 3eH He e


Das KATRIN-ExperimentDas KATRIN-Experiment


Das KATRIN-ExperimentDas KATRIN-Experiment Aufbau:Aufbau:

Reduzierung des Untergrundes im Reduzierung des Untergrundes im Vorspektrometer,Vorspektrometer,

Messung der Energie im MAC-E SpektrometerMessung der Energie im MAC-E Spektrometer


Long-Baseline-ExperimenteLong-Baseline-Experimente Überprüfung der Theorien zur Überprüfung der Theorien zur

NeutrinooszillationNeutrinooszillation

Experimente mit künstlichen Neutrinos, Experimente mit künstlichen Neutrinos, die bis zu 12000km bis zum Detektor die bis zu 12000km bis zum Detektor zurücklegenzurücklegen

Unterscheidung in Beschleuniger- und Unterscheidung in Beschleuniger- und Reaktorbasierte Experimente Reaktorbasierte Experimente (Neutrinos aus Zerfällen, oder (Neutrinos aus Zerfällen, oder bestehenden Reaktoren)bestehenden Reaktoren)


Long-Baseline-ExperimenteLong-Baseline-Experimente

Appearance: Detektion von Neutrinos Appearance: Detektion von Neutrinos die in der Quelle nicht produziert die in der Quelle nicht produziert wurdenwurden

Disappearance: Diskrepanz der Disappearance: Diskrepanz der detektierten Neutrinos zum detektierten Neutrinos zum theoretischen Werttheoretischen Wert


Das K2K-ExperimentDas K2K-Experiment Detektion der Myon-Neutrinos:Detektion der Myon-Neutrinos:

Erste Ergebnisse: 1999-2001: 4,8*10Erste Ergebnisse: 1999-2001: 4,8*101919 der der 10102020 Protonen abgeschossen. Nachweis von Protonen abgeschossen. Nachweis von 56 Ereignissen, theoretisch: 8056 Ereignissen, theoretisch: 80±4,9±9,0±4,9±9,0


Das MINOS-ExperimentDas MINOS-Experiment Experiment wie bei K2KExperiment wie bei K2K Start: Anfang 2005Start: Anfang 2005 Baseline: 734 kmBaseline: 734 km Protonenfluss: 3,8*10Protonenfluss: 3,8*102020/a/a Ferner Detektor: MINOS Ferner Detektor: MINOS

Sandwich aus 243 Sandwich aus 243 Stahlplatten und Stahlplatten und Szintillatorstreifen, 5ktSzintillatorstreifen, 5kt

Naher Detektor: 1kt Naher Detektor: 1kt MINOSMINOS


Das CERN-Gran Sasso-Das CERN-Gran Sasso-ExperimentExperiment Start: 2006 Start: 2006

Appearence Appearence von von ττ--NeutrinosNeutrinos

4,5*104,5*101919ProtonProtonen/aen/a


Das JHF-SK-ExperimentDas JHF-SK-Experiment Start: 2006Start: 2006 Appearence-Experiment (Appearence-Experiment (ννee)) 10102121 Protonen/a Protonen/a Ferner Detektor: Super-KamiokandeFerner Detektor: Super-Kamiokande


Das JHF-Hyper-Kamiokande-Das JHF-Hyper-Kamiokande-ExperimentExperiment Ausbau des Ausbau des

Beams auf die 5-Beams auf die 5-fache Leistungfache Leistung

Bau des Hyper-Bau des Hyper-Kamiokandes, Kamiokandes, Tochibora-Tochibora-ZinkmineZinkmine

1Mt-Wasser, 1Mt-Wasser, 500m langer Tank500m langer Tank

Vielen Dank für die Vielen Dank für die AufmerksamkeitAufmerksamkeit

Grundlegende Informationen Grundlegende Informationen Nachweis durch Reines und Nachweis durch Reines und

CowanCowan Das Savannah-River-Das Savannah-River-

ExperimentExperiment

UnterirdischUnterirdisch

12m unterhalb eines Kernreaktors12m unterhalb eines Kernreaktors

Nachweis der Nachweis der γγ-Quanten mit -Quanten mit PhotomultipliernPhotomultipliern

Nachweis der Neutronen mit Nachweis der Neutronen mit CadmiumCadmium



Maximale Verzögerung zwischen Maximale Verzögerung zwischen Annihilation und Neutroneneinfang: 10µsAnnihilation und Neutroneneinfang: 10µs


Bei Signal: Bei Signal: 1.) 1. Signal von Positron?1.) 1. Signal von Positron? 2.) 2. Signal von Neutron?2.) 2. Signal von Neutron? 3.) Signal von umgekehrtem 3.) Signal von umgekehrtem

ββ-Zerfall-Zerfall 4.) Ausschluss anderer 4.) Ausschluss anderer

SignalquellenSignalquellen


1.) Einfügen von 1.) Einfügen von Bleiplatten Bleiplatten zwischen 2 der 3 zwischen 2 der 3 DetektorenDetektoren

Signal oben < Signal oben < Signal untenSignal unten

Signal stammt aus Signal stammt aus den Wassertanks, den Wassertanks, PositroniumannihilPositroniumannihilationation


2.) Verringerung 2.) Verringerung der Cd-der Cd-KonzentrationKonzentration

Zählrate sinktZählrate sinkt

NeutroneneinfangNeutroneneinfang


3.) Ersetzen des 3.) Ersetzen des Wassers durch Wassers durch Schweres WasserSchweres Wasser

Theoretisch istTheoretisch ist

15 mal seltener als15 mal seltener als

Zählrate sinktZählrate sinkt

ProtonenabhängigProtonenabhängig

2 2e H n e

e p n e


4.1 Variation des störenden 4.1 Variation des störenden HintergrundstrahlungHintergrundstrahlung

4.24.2 Veränderung der Veränderung der DetektorabschirmungDetektorabschirmung

keine Signalveränderungkeine Signalveränderung NeutrinonachweisNeutrinonachweis

Nobelpreis 1996 für ReinesNobelpreis 1996 für Reines


Das Sage-ExperimentDas Sage-Experiment Soviet-American-Gallium-ExperimentSoviet-American-Gallium-Experiment

Messungen:1990-2001Messungen:1990-2001


Nachweisreaktion:Nachweisreaktion:

71 71eGa Ge e

71 71eGe Ga e


Das Sage-ExperimentDas Sage-Experiment Aufbau:Aufbau:

Baksan Neutrino Observatory, nördlicher Baksan Neutrino Observatory, nördlicher KaukasusKaukasus

Abschirmtiefe 2000m (4700mwe)Abschirmtiefe 2000m (4700mwe)

ΦΦµµ=2,6m=2,6m-2-2dd-1-1

50t metallisches 50t metallisches 7171GaGa

4,3*104,3*102929 Targetatome Targetatome


Das Sage-ExperimentDas Sage-Experiment Schwellenenergie für Galliumexperimente: Schwellenenergie für Galliumexperimente:

0,233MeV0,233MeV

Alle solaren Neutrinos können detektiert Alle solaren Neutrinos können detektiert werdenwerden


Das Sage-ExperimentDas Sage-Experiment Mittlere Zählrate gemittelt über 11 Jahre Mittlere Zählrate gemittelt über 11 Jahre

Messzeit:Messzeit:

Der theoretische Wert nach dem Der theoretische Wert nach dem Standard-Sonnen-Model beträgt:Standard-Sonnen-Model beträgt:

5,3 3,7 6,5exp 5,2 3,2 6,170,8 70,8GaR SNU SNU

97128Ga

SSMR SNU


Neutrinooszillation in MaterieNeutrinooszillation in Materie

Asymetrien zwischen Tag und Nacht lassen Asymetrien zwischen Tag und Nacht lassen auf eine veränderte Neutrinooszillation ind auf eine veränderte Neutrinooszillation ind Materie schliessen.Materie schliessen.

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Solare Neutrinos Henning Hünteler 289194 Betreuer: Dr. Sven Rakers 07.07.2004.

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