03/02/2011 - Spanische Forscher nehmen an einem Experiment zur Messung eines unbekannten Neutrinoparameters teil

Menéame

Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Zentrums für Energie-, Umwelt- und Technologieforschung (CIEMAT), dem Ministerium für Wissenschaft und Innovation unterstellte öffentliche Forschung, beteiligt sich an dem Double Chooz-Experiment, einer internationalen Zusammenarbeit von 35 Institutionen, die gerade den Bau des ersten ihrer beiden Detektoren abgeschlossen hat und mit der Gewinnung von Daten beginnt. Dieses Experiment befindet sich in der französischen Region der Ardennen und erkennt Antineutrale, die in einem Kernkraftwerk hergestellt werden, um den letzten unbekannten Parameter bei der Neutrinoschwingung zu messen, ein Phänomen, durch das sich dieses rätselhafte Teilchen in die drei existierenden Neutrinotypen verwandelt. Diese Maßnahme wird dazu beitragen, künftige Experimente mit Neutrinophysik zu verbessern, die auch andere Anwendungen wie die Entwicklung von Instrumenten zur Erkennung nuklearer Tätigkeiten außerhalb internationaler Verträge ermöglichen werden.

Neutrino ist ein Teilchen, das Wolfgang Pauli 1930 vorgeschlagen hat, um den Energieverlust zu kompensieren, der bei der Betazersetzung des Neutrons beobachtet wurde. Theoretisch sollte es sich um ein Teilchen ohne elektrische Ladung, keine Masse, keine starke Interaktion (eine der vier grundlegenden Kräfte) handeln, so dass es kaum nachweisbar wäre. Diese Qualitäten haben ihn als "Geisterteil" bezeichnet: jede zweite Milliarde Neutrinos von der Sonne "durchqueren" die Erde, und uns mit ihr, ohne dass wir es bemerken.

Zusätzlich zu den Zerfallungen im Kern der Sterne und anderen astrophischen Quellen (Supernova, kosmische Hintergrundstrahlung) produzieren die Kernkraftwerke große Mengen an Antineutralinen, das Neutrino-Partikel (das Antipartikel ist identisch mit dem Teilchen, außer durch seine entgegengesetzte elektrische Ladung, wenn auch bei Neutrino, da es keine Ladung hat, unterscheidet sich es in anderen Parametern wie dem Sphin oder dem Winkel der Teilchendrehung). So wurde 1956 in einem Experiment, das aus dem Kernkraftwerk Savannah River in South Carolina (USA) Antineutraline entdeckte, das der Nobelpreisträger Frederick Reines 1995 in Anspruch nahm, die Existenz des "Gespenstpartikels" nachgewiesen.

Die Theorie, die die grundlegenden Teilchen und ihre Wechselwirkungen definiert, das Standardmodell, unterscheidet drei Arten von Neutrinos (Elektronneutral, Mun-Neutrin und Tau-Neutrin, jede der drei Partikelfamilien, die neben den Quarks die Materie bilden, die wir sehen). Die Neutrinoschwingung, die Umwandlung des Teilchens von einem zum anderen Typ, war die Antwort auf ein anderes Geheimnis, das durch die Untersuchung dieses elosiven Teilchens aufgeworfen wurde: Beim Messen der Elektronneutraline aus der Sonne wurde eine geringere Zahl als erwartet festgestellt. Die Lösung bestand darin, dass auf dem Weg zur Erde Neutrinos "oszilian" in die anderen Typen verwandelt werden, die nicht erkannt wurden.

Diese Entdeckung änderte die Theorie, denn wenn die Neutrinos schwingten, mussten sie Masse haben (obwohl sie so klein ist, dass sie noch nicht genau gemessen werden konnte), und sie berichtete 2002 den Wissenschaftlern Raymond Davis Jr. und Masatoshi Koshiba. Die Neutrinoschwingung hängt von drei "Mischungsparametern" ab, von denen zwei, die häufigsten, bereits ermittelt wurden. Der dritte, als "theta 13" bezeichnet, ist der dritte, der "theta 13." bezeichnet wird.₁₃), noch nicht gemessen, und es ist das Ziel des Experiments, in dem spanische Forscher arbeiten.

Double Chooz, an dem neben dem ICESAT auch Forscher aus Brasilien, Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Japan, Russland und den Vereinigten Staaten beteiligt sind, ist die erste neue Generation von Experimenten mit Neutrinos, die in Kernkraftwerken hergestellt werden, deren Hauptziel die Messung dieses grundlegenden Parameters der Neutrinophysik ist. Das Experiment kostet insgesamt 12 Millionen Euro, wovon Spanien 5% aus dem Ministerium für Wissenschaft und Innovation über den Nationalen Plan für Teilchenphysik finanziert.

Das Experiment besteht aus zwei großen Detektoren in der Nähe des Kernkraftwerks Chooz (Las Ardennen, Frankreich). Der erste, ein Kilometer von den Reaktoren entfernt gelegen, wurde gerade mit einer für dieses Experiment entwickelten und mit der Datenaufnahme begonnenen Sensillatorflüssigkeit (die die Energie der Interaktion der Antineutralen absorbiert und Licht ausstrahlt) gefüllt. Der Vergleich zwischen der Anzahl der gemessenen Neutrinos und der nach theoretischen Berechnungen erwarteten Anzahl wird die Empfindlichkeit des Parameters Theta 13 seit dem ersten Betriebsjahr verbessern. Der zweite Detektor, 400 Meter entfernt, wird 2012 starten.

"In dieser Entfernung wird nicht erwartet, dass eine signifikante Umwandlung von einer Art Neutrino in eine andere stattfindet, aber der Vergleich der Ergebnisse in beiden Detektoren wird es ermöglichen, Theta 13 genauer zu bestimmen," so Inés Gil, Forscherin des ICESAT. Die Mitte des Detektors oder "Neutronweiß" besteht aus 10 Kubikmetern Sensensenflüssigkeit, die von drei Schichten anderer Flüssigkeiten umgeben ist, um sie von der Umweltradioaktivität zu isolieren. 390 Photomultiplikatoren machen Interaktionen zu elektrischen Signalen, die von einem Datenerfassungssystem verarbeitet werden, das für die nächsten 5 Jahre einsatzbereit ist.

Eine Gruppe von Forschern der ICES-Abteilung für Grundlagenforschung hat sich an der Planung, dem Bau und der Entwicklung dieses Detektors beteiligt, mit Unterstützung des Nationalen Zentrums für Partikel-, Anthropo- und Nuklearphysik (CPAN, Consolider 2010). Die Tätigkeit der ICESAT-Gruppe konzentriert sich auf das Photomultiplikatorensystem, seine Charakterisierung und Kalibrierung, die Einführung seiner Panzerung zur Minimierung magnetischer Feldeffekte, die Konstruktion und Konstruktion seiner mechanischen Befestigungsteile am Detektor und die Entwicklung verschiedener elektronischer Komponenten des Read-out- und Hochspannungssystems. Die Tätigkeit der spanischen Gruppe in den kommenden Monaten wird die Analyse der Daten und die ersten Ergebnisse sein.

Friedensneutraline

Die Neutrinophysik ist in den letzten 50 Jahren eines der erfolgreichsten Bereiche in der Teilchenphysik: Fünf Nobelpreise wurden für Entdeckungen im Zusammenhang mit Neutrino vergeben. Die Inbetriebnahme neuer Detektoren wie Double Chooz stellt sicher, dass dies auch weiterhin der Fall sein wird. Die Versuche mit Neutrinos beschränken sich jedoch nicht nur auf die Grundlagenforschung: Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Double Chooz hat sich vorgenommen, die bei der Ermittlung von Neutrinos in Kernkraftwerken entwickelten Grundsätze zu verwenden, um ein Instrument zu entwickeln, das außerhalb internationaler Verträge zur Erkennung von Nukleartests eingesetzt werden kann. Die Internationale Atomenergie-Agentur hat ihr Interesse an solchen Initiativen gezeigt, zu denen auch der Bau des Nucifer-Detektors am weitesten fortgeschritten ist.

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