GALLEX

GALLEX

GALLEX oder Gallium Experiment war ein radiochemisches Experiment zum Nachweis von Neutrinos. Es lief von 1991 bis 1997 am Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS).[1] Das Projekt wurde von einer internationalen Kollaboration aus amerikanischen, deutschen, französischen, italienischen, israelischen und polnischen Wissenschaftlern unter Leitung des Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg durchgeführt (Projektleiter war Till Kirsten).

Ziel des Experiments ist der Nachweis der solaren Neutrinos und damit die Prüfung von Theorien zu den Energieerzeugungsmechanismen der Sonne. Zuvor gab es keine Beobachtungen zu niedrigenergetischen solaren Neutrinos.

Inhaltsverzeichnis

Aufstellort

Die Hauptkomponenten des Experiments, der Tank und die Zähler, lagen in den unterirdischen astrophysikalischen Laboratorien Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italien, Region Abruzzen, in der Nähe von L’Aquila innerhalb des 2912 Meter hohen Gran Sasso-Massivs. Der Aufstellort entspricht einer Tiefe von 3200 Meter Wasser. Dies ist notwendig um den Detektor von kosmischer Strahlung abzuschirmen. Das Labor ist über die Autobahn A-24 erreichbar, welche durch den Berg verläuft.

Detektor

Der 54 m3 fassende Detektortank war mit 101 Tonnen einer Galliumtrichlorid-Salzsäure Lösung gefüllt. Diese enthielt 30,3 Tonnen Gallium[1], wahrscheinlich die größte Menge Gallium, die je verwendet wurde. Das Gallium in der Lösung agierte als Target für eine neutrino-induzierte Kernreaktion (Neutrinoeinfang oder inverser Betazerfall). Dadurch wird es in Germanium durch folgende Reaktion umgewandelt:

νe + 71Ga → 71Ge + e-.

Der Schwellenwert für den Neutrinonachweis liegt bei dieser Reaktion bei 233,2 keV. Es können also nur Neutrinos mit einer Energie größer als 233,2 keV nachgewiesen werden. Der relativ niedrige Schwellenwert ist ein Grund, warum Gallium als Detektormaterial benutzt wurde. Andere Detektoren haben höhere Schwellenwerte wie zum Beispiel das Homestake-Chlorexperiment mit 813 keV durch den Nachweis von Argon-37. Mit dem Nachweis von 71Ge können auch Neutrinos aus der primären Proton-Proton-Reaktion der Sonne mit einer maximalen Energie von 420 keV detektiert werden.

Das entstandene 71Ge wurde chemisch aus dem Detektor extrahiert und in das Gas [71]Monogerman GeH4 umgewandelt. Der Zerfall der 71Ge-Atome mit einer Halbwertzeit von 11,43 Tagen wurde mit Proportionalzählern nachgewiesen. Jeder nachgewiesene Zerfall entspricht einem eingefangenem Neutrino.

Resultate

Das GALLEX-Experiment war das erste Experiment, das Neutrinos aus der p-p-Reaktion, aus der die Sonne den größten Teil ihrer Energie erzeugt, nachwies. Zwischen 1991 und 1997 maß der Detektor eine Rate von 77,5 SNU (Solar neutrino units), was in etwa 0,75 Zerfällen pro Tag entspricht. Diese Rate ist nur durch einen Beitrag von pp-Neutrinos oder ein Defizit an Neutrinooszillation erklärbar.

Das wichtigste Resultat war der statistisch signifikante Nachweis einer geringeren Anzahl Neutrinos, als es das solaren Standardmodell vorhersagte, das je nach Autor Werte von 125 bis 136 SNU ergibt. Zu einem ähnlichen Defizit war für die höherenergetischen Neutrinos aus der Sonne auch schon das Chlorexperiment gekommen, das schon seit vielen Jahren bekannte solare Neutrinoproblem.

Diese Diskrepanz wurde inzwischen dadurch erklärt, dass Neutrinos im Gegensatz zur bisher gültigen Standardtheorie eine Masse besitzen und daher oszillieren, sich also von einer Neutrinoart in eine andere umwandeln können. Radiochemische Neutrinodetektoren reagieren nur auf eine Neutrinoart (Elektron-Neutrinos) und nicht auf den zweiten oder dritten Neutrino-Flavour. Diese Neutrinooszillation zwischen Sonne und Erde der in der Sonne entstandenen Elektronneutrinos sind für die Diskrepanz verantwortlich.

Andere Experimente

Das erste Experiment zum Nachweis von Solarneutrinos war das Homestake-Experiment, welches Chlor-37 für den Nachweis von Neutrinos mit Energien von mehr als 814 keV verwendete.

Das Nachfolgeexperiment von GALLEX war das Gallium Neutrino Observatorium oder G.N.O., welche vom LNGS im April 1998 begann und bis zum Jahr 2003 fortgeführt wurde.[1]

Ein ähnliches Experiment, welches metallisches Gallium verwendete, war das Russisch-Amerikanische Gallium Experiment SAGE.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. a b c Wolfgang Hampel: Der Beitrag des GALLEX-GNO-Experiments zur Lösung des Sonnenneutrino-Problems. In: MPG Tätigkeitsbericht 2004. mpg, 10. November 2004, abgerufen am 26. Februar 2010 (pdf, deutsch).
42.42056613.516424

Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Gallex — GALLEX, pour « Gallium Experiment » (expérience [à base] de gallium) est le nom donné à une expérience de détection de neutrinos émis par le Soleil et effectué dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso adjacent au tunnel du Gran… …   Wikipédia en Français

  • GALLEX — or Gallium Experiment was a radiochemical neutrino detection experiment that ran between 1991 and 1997 at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). This project was performed by an international collaboration of French, German, Italian,… …   Wikipedia

  • Gallex — oder Gallium Experiment war ein radiochemisches Experiment zum Nachweis von Neutrinos. Es lief von 1991 bis 1997 am Laboratori nazionali del Gran Sasso (LNGS). Das Projekt wurde von einer internationalen Kollaboration aus amerikanischen,… …   Deutsch Wikipedia

  • GALLEX —   [Kurzwort aus Gallium Experiment], Experiment zum Nachweis von Sonnenneutrinos sowie für das dafür verwendete Labor unter einer Gesteinsmasse von etwa 1,3 km Dicke im Gran Sasso Massiv. Die Abschirmung durch eine mächtige Gesteinsdecke ist zur… …   Universal-Lexikon

  • GALLEX — 42° 25′ 14″ N 13° 30′ 59″ E / 42.4206, 13.5164 GALLEX, pour …   Wikipédia en Français

  • GALLEX — Gallium Experiment (1991 1997) zur Analyse der von der Sonne ausgesendeten Neutrinos Astrophysik …   Acronyms

  • GALLEX — Gallium Experiment (1991 1997) zur Analyse der von der Sonne ausgesendeten Neutrinos {Astrophysik} …   Acronyms von A bis Z

  • GALLium EXperiment — GALLEX GALLEX, pour « Gallium Experiment » (expérience [à base] de gallium) est le nom donné à une expérience de détection de neutrinos émis par le Soleil et effectué dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso adjacent au tunnel du… …   Wikipédia en Français

  • Gallium Experiment — GALLEX GALLEX, pour « Gallium Experiment » (expérience [à base] de gallium) est le nom donné à une expérience de détection de neutrinos émis par le Soleil et effectué dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso adjacent au tunnel du… …   Wikipédia en Français

  • Gallium experiment — GALLEX GALLEX, pour « Gallium Experiment » (expérience [à base] de gallium) est le nom donné à une expérience de détection de neutrinos émis par le Soleil et effectué dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso adjacent au tunnel du… …   Wikipédia en Français

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”