Neutrinoexperimente

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Die Abfrage enthält hat eine leere Bedingung.



a) indirekt über Rückstoßkern b) direkt über inversen ß-Zerfall

Rückstoßexperimente

Am besten Elektroneneinfang wegen 2-Körperproblem, gut geeignet z.B.

(freies Edelgasatom in einer Gaszelle) mit

Rückstoßenergie durch Flugzeitmessung: Rückstoßgeschwindigkeit v:

Exp. von Rodeback und Allen [1] durch Koinzidenz von dem schnellen Augerelektronensignal (Startsignal) und dem (verzögerten) Ionensignal (), das bei einer Wegstrecke von z.B. eine Flugzeit von benötigt.

Inverser ß-Zerfall

aus inverser ß-Zerfall,

Wirkungsquerschnitt für

( z.B. )


Bedeutung von

Festkörper z.B. Wasser Mo1eküle / cm³

Wahrscheinlichkeit für eine Reaktion


z.B. Kerne/cm³, Targetlänge 1 = gesamte Erde = 1,2 cm

Starke Neutrinoguellen

Reaktor Antineutrino-Quelle

Spaltprodukte wegen Neutronenüberschuß -Strahler, die Antineutrinos emittieren.

Pro Spaltung ca., daraus '-Produktion aus Reaktorleistung berechenbar:

Pro Spaltung wird ca. 200 MeV= 3,2 10-17 MWs frei, d. h. bei Leistung

Sonne Neutrinoquelle

Da bei der Fusion aus H --> He entsteht, müssen dabei ebenso Neutrinos entstehen. Fusion: , d.h. pro 10 MeV Fusionsenergie entsteht ca. 1 .

Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet: S = 1,4 kW/m² 1 10 MeV = 1,6 10-12 Ws


Erstes Experiment von Reines und Cowan [2] mit Reaktorantineutrinos. (Los Alamos)

Das Meßprinzip beruht darauf, daß bei einer möglichen Reaktion die beiden Vernichtungsquanten aus der Positronzerstrahlung () und nach einer bestimmten Abbremszeit durch Neutroneneinfang von mehrere aus dem Kaskadenzerfall des hochangeregten () in Mehrfachkoinzidenz gemessen werden.

Experiment Neutrinomessung (Reines und Cowan)
Schema Neutrinomessung

Grobe Abschätzung der Zählrate:

(Reaktor-) , Reaktor Fluß in ca. 1 m Abstand , Targetfläche F = 7,6 cm • 150 cm 0,1 m², d. h. ca. durch Target von ca. 2 m Länge.


Reaktionswahrscheinlichkeit

Zählrate/s Großer Untergrund durch Reaktor und kosmische Strahlung. Erste Ergebnisse in Zählrate/min:

  • 2,55 ± 0,15 Reaktor an
  • 2,14 ± 0,13 Reaktor aus

  • 0,41 ± 0,20/min

-Experiment [3]

Prinzip

4000 1 CC14 wurden 30-70 Tage mit Reaktor- bestrahlt und etwa gebildetes Ar durch Aktivitätsmessung gezählt --> Negatives Ergebnis

Einzelnachweise

  1. Phys. Rev. 86, 446 (1952) Neutrino Recoils Following the Capture of Orbital Electrons in A37
  2. Phys. Rev. 92, 830 (53)
  3. Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)

Ergänzende Infromationen

(gehört nicht zum Skript)


Seminarvortrag Experimenteller Neutrinonachweis und Helizität

  • oben beschriebenes Experiment ist 3. Versuch (Savannah River Experiment)
  • 1. Idee Atombombe
  • 2. Idee Hanford-> zu großes Rauschen (kosmische Strahlung)
  • Cd = Cadmium


Prüfungsfragen (Prof. Kanngießer)

  • Neutrinoexperimente (habe alle relevanten Experimente aus dem Mayer-Kuckuk aufgezählt)
  • Experiment von Reines und Cowan näher erklären (Reaktionen aufmalen,
    • Warum Zeitdifferenz? ->Abbremszeit der Neutronen;
    • Warum NaJ als 'Y-Detektor? -> wegen benötigter Detektorgröße
  • Neutrinos: Was ist das wozu braucht man die (beim ß Zerfall)? Problem Energie + Impulserhal tung + Spin -> Erklärung es ex. ungeladenes Fermion
    • Nachweis?
      • Direkt: Ar->CI Rückstoß messen (Mit Skizze + ausführlicher Erklärung)Indirekt: induzierter Protonzerfall , e+e-Annihilalion; Koinzidenz verzögert CdNeutronnachweis
    • Was misst man jeweils Neutrino/Antineutrino; Wo bekommt man sie her?--> Sonne/Kernreaktor
    • warum? -> Neutronenüberschuß der Spaltprodukte