Neutrinoexperimente: Unterschied zwischen den Versionen
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=== Sonne <math>\triangleq </math> Neutrinoquelle === | === Sonne <math>\triangleq </math> Neutrinoquelle === | ||
Da bei der {{FB|Fusion}} aus H --> He entsteht, müssen dabei ebenso {{FB|Neutrino}}s entstehen. | Da bei der {{FB|Fusion}} aus H --> He entsteht, müssen dabei ebenso {{FB|Neutrino}}s entstehen. | ||
Fusion: <math>2e^- + 4p \underset | Fusion: <math>2e^- + 4p \underset{\text{CN-Zyklus}}{\to}He^4 + 2\nu + \text{ca. 20 MeV}</math>, d.h. pro 10 MeV | ||
Fusionsenergie entsteht ca. 1 <math>\nu</math>. | Fusionsenergie entsteht ca. 1 <math>\nu</math>. | ||
Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet: | Damit Neutrinofluß auf der Erde aus Solarkonstante umgerechnet: | ||
S = 1,4 kW/m² 1<math>\nu\approx</math> 10 MeV = 1,6 10<sup>-12<sup> Ws | S = 1,4 kW/m² 1<math>\nu\approx</math> 10 MeV = 1,6 10<sup>-12</sup> Ws | ||
:<math>N( | :<math>N(\nu) = \frac{1,4 \times 10^3 Wm^{-2}}{1,6 \times 10^{12} Ws/nu} = 8\times10^{14}\nu/m^2s</math> | ||
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Wm- | |||
1,6 | |||
Erstes Experiment von Reines und Cowan <ref>Phys. Rev. 92, 830 (53)</ref> mit Reaktorantineutrinos. (Los Alamos) | |||
Das Meßprinzip beruht darauf, daß bei einer möglichen Reaktion <math>\bar \nu+p \to n + e^+</math> die beiden Vernichtungsquanten aus der Positronzerstrahlung <math>e^+ + e^- \to 2 \gamma</math> (<math>E_\gamma = 0,5 MeV</math>) und nach einer bestimmten Abbremszeit durch Neutroneneinfang von <math>{}^{113}Cd</math> mehrere <math>\gamma</math> aus dem Kaskadenzerfall | |||
des hochangeregten <math>{}^{114}Cd</math> (<math>E \approx 9 MeV</math>) in Mehrfachkoinzidenz gemessen werden. | |||
[[Datei:14.2.messung.reaktorneutrinos.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Experiment Neutrinomessung (Reines und Cowan)]] | |||
[[Datei:14.3.reaktorneutrinos.prinzip.png|miniatur|zentriert|hochkant=3|Schema Neutrinomessung]] | |||
Grobe Abschätzung der Zählrate: | |||
<math>\sigma</math> (Reaktor-<math>\bar \nu</math>) <math>\approx 10^{-47}m^2</math>, Reaktor <math>L \approx 10 MW ~ 2\times10^{18}\bar \nu/s</math> | |||
Fluß in ca. 1 m Abstand <math>\theta \approx 10^{17}\bar \nu/m^2s</math>, | |||
Targetfläche F = 7,6 cm • 150 cm <math>\approx</math> 0,1 m², d. h. ca. <math>10^{16}\bar \nu/s</math> durch | |||
Fluß in ca. 1 m Abstand | |||
Targetfläche F = 7,6 cm • 150 cm | |||
Target von ca. 2 m Länge. | Target von ca. 2 m Länge. | ||
Reaktionswahrscheinlichkeit | |||
Zählrate/s | Reaktionswahrscheinlichkeit \sigma Nl \approx 10^{-47}m^2 10^{29}m^{-3}2m\approx 10^{-18} | ||
Zählrate/s <math>\approx 10^{16}s^{-1} 10^{-18} \approx 10^{-2}s^{-1}</math> | |||
Großer Untergrund durch Reaktor und kosmische Strahlung. Erste Ergebnisse | Großer Untergrund durch Reaktor und kosmische Strahlung. Erste Ergebnisse | ||
in Zählrate/min: 2,55 ± 0,15 Reaktor an | in Zählrate/min: | ||
2,14 ± 0,13 Reaktor aus | *2,55 ± 0,15 Reaktor an | ||
0,41 ± 0,20/min | *2,14 ± 0,13 Reaktor aus | ||
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*0,41 ± 0,20/min | |||
<math>\nu \neq \bar \nu</math>-Experiment <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref | |||
Prinzip<math> \begin{align} | |||
4000 1 | e^- + {}^{37}\text{Ar} & \to {}^{37}\text{Cl} + \nu\\ | ||
& \leftarrow \\ | |||
& \nleftarrow {}^{37}\text{Cl} + \underbrace{\bar \nu}_{\text{Reaktor}} | |||
\end{align}</math> | |||
4000 1 CC1<sub>4</sub> wurden 30-70 Tage mit Reaktor-<math>\bar\nu</math> bestrahlt und etwa gebildetes <math>^{37}</math>Ar durch Aktivitätsmessung gezählt -> <u>Negatives</u> Ergebnis | |||
==Einzelnachweise== | ==Einzelnachweise== | ||
<references /> | <references /> |
Version vom 3. Juni 2011, 13:52 Uhr
Der Artikel Neutrinoexperimente basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Moritz Schubotz des 14.Kapitels (Abschnitt 0) der Kern- und Strahlungsphysikvorlesung von Prof. Dr. P. Zimmermann. |
Die Abfrage enthält 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 35d
Rückstoßenergie durch Flugzeitmessung: Rückstoßgeschwindigkeit v: Exp. von Rodebach 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,
( z.B. )
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.
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 \sigma Nl \approx 10^{-47}m^2 10^{29}m^{-3}2m\approx 10^{-18}
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 <ref>Davis et al., Phys. Rev. 97, 766 (1955)</ref
Prinzip
4000 1 CC14 wurden 30-70 Tage mit Reaktor- bestrahlt und etwa gebildetes Ar durch Aktivitätsmessung gezählt -> Negatives Ergebnis