Borexino

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

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 (Boron solar neutrino experiment).[1] Das Experiment befindet sich in den Laboratori Nazionali del Gran Sasso und repräsentiert eine internationale Gruppe mit Forschern aus Italien, den Vereinigten Staaten, Deutschland, Frankreich und Russland.[2] Das Experiment wird von verschiedenen nationalen Institutionen wie INFN und NSF finanziert.

Der Detektor ist ein Flüssigszintillator, der sich in einer Sphäre 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 (siehe Artikel über Proton-Proton-Reaktion). Dadurch würden die Forscher die Kernfusionsprozesse im Kern der Sonne besser verstehen, und ebenso sollen damit die Eigenschaften der Neutrinooszillation besser verstanden werden. Andere Ziele des Experiments sind die Messung von Sonnenneutrinos aus Bor-8, pep und CNO. 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.[3]

Als Teil des Borexino Experimentes ist momentan das SOX Projekt zur Suche nach sterilen Neutrinos in Vorbereitung.[4] Dieses Konzept sieht vor eine künstliche Neutrino bzw. Antineutrinoquelle unterhalb bzw. im Inneren des Detektors zu installieren. Obwohl ein steriles Neutrino nicht an der schwachen Wechselwirkung teilzunehmen vermag, würde es an den Neutrinooszillation teilnehmen. Dies bietet die Möglichkeit ein Oszillationsmuster erstmals im Inneren eines Detektors aufzunehmen.

Resultate[Bearbeiten]

Ab Mai 2007 begann der Borexinodetektor mit der Datenaufnahme.[5] Im August 2007 wurden erstmals Beryllium-7-Neutrinos aus der Sonne gemessen, wobei die Messung in Echtzeit erfolgte.[6][7] Die Daten wurden 2008 erweitert und präzisiert.[8]

2010 wurden erstmals Neutrinos aus dem Erdinnern beobachtet. Es handelt sich um Antineutrinos die aus den Zerfällen von Uran, Thorium, Kalium, und Rubidium entstehen.[9][10]

2011 veröffentlichte das Experiment eine Präzisionsmessung von Beryllium-7-Neutrinos aus der Sonne,[11][12] und im selben Jahr Sonnenneutrinos aus pep-Reaktionen.[13][14]

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.[15] Siehe Messungen der Neutrinogeschwindigkeit.

Ende August 2014 veröffentlichte die Borexino Kollaboration die Resultate zur Messung des primären proton-proton Fusionsprozesses in der Sonne.[16] Dies stellt die erste direkte Messung der sogenannten primären pp Neutrinos dar.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Georg G. Raffelt: BOREXINO. In: Stars As Laboratories for Fundamental Physics: The Astrophysics of Neutrinos, Axions, and Other Weakly Interacting Particles. University of Chicago Press, 1996, ISBN 0-226-70272-3, S. 393–394.
  2. Borexino Experiment. In: Borexino, Offizielle Internetpräsenz. INFN. Abgerufen am 12. August 2011.
  3. Borexino collaboration: The Borexino detector at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 600, Nr. 3, 2008, S. 568-593. arXiv:0806.2400. Bibcode: 2009NIMPA.600..568B. doi:10.1016/j.nima.2008.11.076.
  4. Borexino collaboration: SOX: Short distance neutrino Oscillations with BoreXino. In: JHEP. 1308, Nr. 038, 2013. arXiv:1304.7721. doi:10.1007/JHEP08(2013)038.
  5. The Borexino experiment at Gran Sasso begins the data taking. Laboratori Nazionali del Gran Sasso press release. 29. Mai 2007. Abgerufen am 9. Oktober 2012.
  6. Emiliano Feresin: Low-energy neutrinos spotted. In: Nature news. 2007. doi:10.1038/news070820-5.
  7. Borexino collaboration: First real time detection of 7Be solar neutrinos by Borexino. In: Physics Letters B. 658, Nr. 4, 2007, S. 101-108. arXiv:0708.2251. Bibcode: 2008PhLB..658..101B. doi:10.1016/j.physletb.2007.09.054.
  8. Borexino collaboration: Direct Measurement of the Be7 Solar Neutrino Flux with 192 Days of Borexino Data. In: Physical Review Letters. 101, Nr. 9, 2008, S. 091302. arXiv:0805.3843. Bibcode: 2008PhRvL.101i1302A. doi:10.1103/PhysRevLett.101.091302.
  9. A first look at the Earth interior from the Gran Sasso underground laboratory. INFN press release. 11. März 2010. Abgerufen am 9. Oktober 2012.
  10. Borexino collaboration: Observation of geo-neutrinos. In: Physics Letters B. 687, Nr. 4–5, 2010, S. 299-304. arXiv:1003.0284. Bibcode: 2010PhLB..687..299B. doi:10.1016/j.physletb.2010.03.051.
  11. 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.. Borexino Collaboration press release. 11. April 2011. Abgerufen am 9. Oktober 2012.
  12. Borexino collaboration: Precision Measurement of the Be7 Solar Neutrino Interaction Rate in Borexino. In: Physical Review Letters. 107, Nr. 14, 2011, S. 141302. arXiv:1104.1816. Bibcode: 2011PhRvL.107n1302B. doi:10.1103/PhysRevLett.107.141302.
  13. Borexino Collaboration succeeds in spotting pep neutrinos emitted from the sun. PhysOrg.com. 9. Februar 2012. Abgerufen am 9. Oktober 2012.
  14. Borexino collaboration: First Evidence of pep Solar Neutrinos by Direct Detection in Borexino. In: Physical Review Letters. 108, Nr. 5, 2011, S. 051302. arXiv:1110.3230. Bibcode: 2012PhRvL.108e1302B. doi:10.1103/PhysRevLett.108.051302.
  15. Borexino collaboration: Measurement of CNGS muon neutrino speed with Borexino. In: Physics Letters B. 716, Nr. 3–5, 2012, S. 401–405. arXiv:1207.6860. Bibcode: 2012arXiv1207.6860B. doi:10.1016/j.physletb.2012.08.052.
  16. Borexino collaboration: Neutrinos from the primary proton–proton fusion process in the Sun. In: nature. 512, Nr. 7515, 2014. doi:10.1038/nature13702.