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CONUS Experiment CONUS COherent Neutrino nUcleus Scattering ist ein Forschungsprojekt am Kernkraftwerk Brokdorf in Schle

CONUS (Experiment)

CONUS (COherent Neutrino nUcleus Scattering) ist ein Forschungsprojekt am Kernkraftwerk Brokdorf in Schleswig-Holstein, Deutschland, welches nach der Wechselwirkung der kohärenten elastischen Neutrino-Kern-Streuung sucht. Das Projekt wurde vom Max-Planck-Institut für Kernphysik initiiert und wird in Zusammenarbeit mit der Preussen Elektra GmbH durchgeführt. Das primäre Ziel des Experiments ist es, die Existenz dieses fundamentalen Prozesses nachzuweisen und dadurch weitere Neutrino-Eigenschaften zu studieren, die sowohl innerhalb als auch außerhalb des Standardmodells der Elementarteilchen postuliert werden.

Außenansicht des Kernkraftwerks Brokdorf.

Wissenschaftliche Motivation und Ziele

Abb. 1: Kohärente elastische Neutrino-Kern-Streuung unter Austausch eines neutralen Z-Bosons.
Abb. 2: Energieabhängiger Wirkungsquerschnitt der kohärenten elastischen Neutrino-Kern-Streuung im Vergleich zu den Wirkungsquerschnitten der Neutrino-Proton-Streuung, des inversen Betazerfalls und der Neutrino-Elektron-Streuung.

Als elektrisch neutrales Lepton wechselwirkt das Neutrino mit anderen Teilchen hauptsächlich über die Schwache Wechselwirkung. Aus diesem Grund sind Neutrinodetektoren im Allgemeinen sehr groß und mit etlichen (Kilo-)Tonnen Targetmaterial bestückt. Grundsätzlich gibt es zwei Arten, wie Neutrinos nachgewiesen werden: Neutrinos reagieren entweder mit den Elektronen in der Atomhülle oder mit dem aus Protonen und Neutronen bestehendem Atomkern. Die Wechselwirkung von Neutrinos mit Elektronen oder mit einzelnen Bausteinen des Atomkerns ist bereits genauer untersucht worden. Allerdings können Neutrinos mit Energien von bis zu einigen Mega-Elektronenvolt (MeV) auch kohärent mit dem Atomkern als Ganzes interagieren (siehe Abbildung 1). Dieser Mechanismus wurde bereits 1974 vorhergesagt und wird kohärente elastische Neutrino-Kern-Streuung genannt (im Folgenden: „kohärente Streuung“). Obwohl der Wirkungsquerschnitt der kohärenten Streuung einige Größenordnungen höher liegt als bei den konventionellen Neutrinonachweiskanälen (siehe Abbildung 2), führt der winzige Kernrückstoß dazu, dass nur sehr geringe Energien im Detektor freigesetzt werden. Daher ist der Prozess schwer nachweisbar. Experimente, welche diesen Kanal nachweisen wollen, brauchen eine sehr geringe Energieschwelle unter 1 Kilo-Elektronenvolt (keV). Allerdings reichen in diesen speziellen Detektoren Target-Massen von wenigen Kilogramm aus, um die kohärente Streuung zu messen. Dem COHERENT Experiment ist 2017 erstmals der experimentelle Nachweis der kohärenten Streuung gelungen. Dabei benutzte es einen im Vergleich zu Reaktorneutrinos relativ hochenergetischen Neutrinostrahl. Ergänzende Studien bei niedrigeren Neutrino-Energien im vollständig kohärenten Bereich stehen noch aus. Diesen Niederenergiebereich zu erkunden, ist die Hauptaufgabe des CONUS Projekts.

Experimenteller Nachweis

Experimentierort / Austragungsort

Sowohl der Nachweis als auch die genauen Untersuchungen der kohärenten Streuung unter Benutzung von Reaktorneutrinos verlangen, dass der entsprechende Detektor möglichst nahe am Reaktor steht. Um dies zu erreichen, steht der CONUS Detektor in nur 17 m Entfernung vom Reaktorkern des Kernkraftwerks Brokdorf. Dies wurde durch die Wahl einer innovativen Detektortechnologie ermöglicht, die keine Auswirkungen auf den regulären Betrieb der Anlage hat. Der Reaktor erzeugt eine thermische Leistung von bis zu 3,9 GW. Somit ist er einer der leistungsstärksten Reaktoren weltweit. Im Durchschnitt werden ca. 7,2 Neutrinos pro Kernspaltung freigesetzt (6 durch Kernspaltungsprodukte und 1,2 durch Zerfälle nach Neutroneneinfänge in Uran-238). Am Experimentierort ist der Reaktorneutrinofluss entsprechend hoch, nämlich 23 Billionen Neutrinos pro Sekunde und Quadratzentimeter.

Position des CONUS Detektoraufbaus innerhalb des Kernkraftwerks Brokdorf.

Detektor und Messphase

Abb. 3: Halboffene CONUS-Abschirmung mit den vier integrierten Germanium-Detektoren. Die Abschirmung enthält ein aktives Myonveto-System (schwarz) und Schichten aus Blei (grau glänzend) und Bor-dotiertem Polyethylen (weiß).

Die CONUS Kollaboration benutzt vier hochreine Halbleiterdetektoren aus Germanium, jeder davon wiegt ca. 1 kg. Sobald ein Neutrino aus dem Reaktorkern an einem Germanium-Atomkern kohärent streut, wird die relativ kleine Kernrückstoßenergie teils in Ionisierungsenergie und teils in Wärme umgewandelt. Nur die erstgenannte Energieform kann zur Signalbildung in einem Ionisationsdetektor wie in CONUS herangezogen werden. Dieser Löschungsmechanismus (englisch Quenching) wird typischerweise über die Lindhard-Theorie beschrieben. Die genaue Kenntnis des Quenching-Faktors ist daher von größter Bedeutung, da er eine der Hauptunsicherheiten im Experiment darstellt. Um die kohärente Streuung nachzuweisen, misst CONUS während des Reaktor-An- und Reaktor-Aus-Betriebes. Durch den Direktvergleich der beiden Datensätze kann ein Überschuss von Ereignissen im erwarteten Energiefenster während der Reaktor-An Zeit den Beweis für die Existenz der kohärenten Streuung erbringen. Zudem erlauben Messungen während der Reaktor-Aus-Zeit, die Untergrundrate genau zu quantifizieren und deren Zusammensetzung zu bestimmen. CONUS hat die Datennahme am 1. April 2018 begonnen und ist seither im Dauermessbetrieb.

Abschirmung

Querschnitt durch den CONUS Detektor.

Obwohl die kohärente Streuung die Neutrinowechselwirkung mit dem höchsten Wirkungsquerschnitt ist, ist sie trotzdem noch ein seltener Prozess. Da die Signatur der kohärenten Streuung mit einem sehr geringen Energie- und Impulsübertrag (<1 keV) verbunden ist, müssen Detektoren vor Störsignalen abgeschirmt werden. Drei Arten von Störsignalen mit den entsprechenden Unterdrückungsmethoden in CONUS sind hier aufgelistet:

  • Kosmische Strahlung: Kosmische Myonen und Myon-induzierte Schauer können mit dem Detektormaterial wechselwirken und stellen daher eine der wichtigsten Untergrundquellen dar. Um diese Untergrundart zu unterdrücken, werden Experimente typischerweise unter der Erde bis zu einer Tiefe von einigen Kilometern aufgebaut. Dies ist im Fall von CONUS allerdings nicht möglich. Die geringe Abschirmung durch das Reaktorgebäude reduziert den Myonenfluss lediglich um einen Faktor 2–3. Um eine bessere Unterdrückung zu erreichen, ist CONUS mit einem aktiven Myonveto-System (siehe Abbildung 3) versehen. Dieses besteht aus Szintillatorplatten, welche Myonen bei Durchquerung unmittelbar nachweisen können. Auf diese Weise kann der Myon-induzierte Untergrund um einen Faktor ~100 reduziert werden.
  • Umgebungsuntergrund: Neben der kosmischen Strahlung gibt es auch Untergrundsignale, die aus der näheren Umgebung kommen. Die wichtigsten Beiträge liefern die natürliche Radioaktivität und Neutronen, die aus dem Reaktorkern entweichen. Um die Detektoren dagegen abzuschirmen, wurden sie mit zahlreichen Schichten aus Blei (25 cm insgesamt) und Bor-dotiertem Polyethylen umgeben. Eine weitere Untergrundquelle, die besonders für Experimente in geschlossenen Räumen ein Problem darstellt, sind radioaktive Zerfälle von Radon in der Luft. Radon ist ein Edelgas und kann durch kleinste Ritzen in die Detektorkammer gelangen und dort zerfallen. Um dies zu verhindern, wird die Detektorkammer permanent mit Radon-freier Luft gespült, die aus Atemluftflaschen bezogen wird.
  • Intrinsische Radioaktivität: Die Detektoren selbst enthalten auch geringste Konzentrationen an radioaktiven Isotopen. Auch diese müssen minimiert werden. Um dies zu erreichen, wurden mit Hilfe des GIOVE Detektors im Untergrundlabor des Max-Planck-Instituts für Kernphysik alle Materialien, die zum Bau der Detektoren benötigt wurden, genau auf ihre Verunreinigungen hin untersucht und ausgewählt.

Trotz seines kompakten Volumens von 1,6 m3 besitzt der CONUS Aufbau aufgrund seiner hohen Dichte eine Gesamtmasse von 11 Tonnen.

Ergebnisse (Januar 2021)

Die CONUS-Kollaboration veröffentlichte erste Messergebnisse zur kohärenten elastischen Neutrino-Kern-Streuung mit Hilfe von 3,73 kg aktiver Detektormasse und beinahe 70 Tagen Reaktor-An- und 16 Tagen Reaktor-Aus-Zeit. Mit diesen Daten konnte der bisher genaueste Grenzwert für die Existenz der kohärenten Streuung im vollständig kohärenten Bereich erzielt werden. Dieser Wert an sich bietet bereits nützliche Informationen, zumal er erlaubt, theoretische Vorhersagen innerhalb und außerhalb des Standardmodells der Elementarteilchenphysik einzugrenzen. Die CONUS-Detektoren besitzen geringen Energieschwellen, geringen Untergrundraten und große Langzeitstabilität.

Mit weiteren Daten, die bis zu einem Jahr nach der Reaktorabschaltung Ende 2021 aufgezeichnet werden, inklusive verbesserten Datennahmesystemen und tieferem Verständnis des Quenching-Faktors, ist mit einer erhöhten Sensitivität des Experiments zu rechnen.

Anwendungen

Es wird erwartet, dass kohärente elastische Neutrino-Kern Streuung eine wichtige Rolle in der Dynamik von Kernkollaps-Supernovae spielt. Daher wird eine Untersuchung der kohärenten Streuung zu einem besseren Verständnis der treibenden Prozesse solcher Sternexplosionen beitragen. Zudem könnten detaillierte Studien zur kohärenten Streuung auf die Physik jenseits des Standardmodells hinweisen. Dazu gehören etwa elektromagnetische Eigenschaften der Neutrinos wie z. B. ein magnetisches Moment, Abweichungen des Weinbergwinkels vom Nominalwert bei niedrigen Energien, oder Nicht-Standard-Wechselwirkungen im Neutrino-Quark Sektor.

Neben dieser fundamentalen Bedeutung für die Grundlagenforschung bietet die Neutrinodetektion über die kohärente Streuung auch praktische Anwendungen. Dazu gehört zum Beispiel die Möglichkeit, CONUS-ähnliche Detektoren für die Reaktor-Überwachung einzusetzen.

Weblinks

Einzelnachweise

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  2. D. Z. Freedman: Coherent effects of a weak neutral current, Phys. Rev. D 9, 1389 (1974), doi:10.1103/PhysRevD.9.1389
  3. D. Akimov, et al.: Observation of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering. In: Science. Band 357, Nr. 6356, 2017, ISSN 0036-8075, S. 1123–1126, doi:10.1126/science.aao0990, arxiv:1708.01294.
  4. ↑ J. Hakenmüller, et al.: Neutron-induced background in the CONUS experiment. In: The European Physical Journal C. Band 79, Nr. 8, 2019, ISSN 1434-6044, S. 699, doi:10.1140/epjc/s10052-019-7160-2, arxiv:1903.09269.
  5. ↑ H. Bonet, et al.: Constraints on Elastic Neutrino Nucleus Scattering in the Fully Coherent Regime from the CONUS Experiment. In: Physical Review Letters. Band 126, Nr. 4, 2021, S. 041804, doi:10.1103/PhysRevLett.126.041804.
  6. T. Rink (on behalf of the CONUS collaboration): "CONUS: Detecting elastic neutrino nucleus scattering in the fully coherent regime with reactor neutrinos", WIN2019 Bari (Italy), 6. Juni 2019, Link
  7. ↑ H. Bonet, et al.: Large-size sub-keV sensitive germanium detectors for the CONUS experiment. In: arXiv:2010.11241 [astro-ph, physics:nucl-ex, physics:physics]. 2020, arxiv:2010.11241.
  8. F. P. An et al.: "Improved measurement of the reactor antineutrinoflux and spectrum at Daya Bay", Chinese Phys. C41 013002, 2017, doi:10.1088/1674-1137/41/1/013002
  9. Hayes, Anna C. and Vogel, Petr:"Reactor Neutrino Spectra", Annual Review of Nuclear and Particle Science, 2016, Volume 66, Seiten 219–244, Nummer 1, doi:10.1146/annurev-nucl-102115-044826
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  11. J. Lindhard, M. Scharff, and H.E. Schiøtt: Range Concepts and Heavy Ion Ranges (Notes on Atomic Collisions, II), Kgl. Danske Videnskab. Selskab. Mat. Fys. Medd. 33, 14 (1963)
  12. ↑ G. Heusser et al.: “GIOVE - A New Detector Setup for High Sensitivity Germanium Spectroscopy At Shallow Depth”, Eur. Phys. J. C 75, 531 (2015), doi:10.1140/epjc/s10052-015-3704-2
  13. H-T. Janka: Neutrino-driven Explosions arXiv:1702.08825
  14. M. Lindner, W. Rodejohann, X. Xu: "Coherent Neutrino-Nucleus Scattering and new Neutrino Interactions", Journal of High Energy Physics (JHEP), 20. März 2017 doi:10.1007/JHEP03(2017)097, arXiv:1612.04150
  15. A. Bernstein et al.: "Colloquium: Neutrino Detectors as Tools for Nuclear Security" arXiv:1908.07113
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Veröffentlichungsdatum:
CONUS COherent Neutrino nUcleus Scattering ist ein Forschungsprojekt am Kernkraftwerk Brokdorf in Schleswig Holstein Deutschland welches nach der Wechselwirkung der koharenten elastischen Neutrino Kern Streuung sucht Das Projekt wurde vom Max Planck Institut fur Kernphysik initiiert und wird in Zusammenarbeit mit der Preussen Elektra GmbH durchgefuhrt Das primare Ziel des Experiments ist es die Existenz dieses fundamentalen Prozesses nachzuweisen und dadurch weitere Neutrino Eigenschaften zu studieren die sowohl innerhalb als auch ausserhalb des Standardmodells der Elementarteilchen postuliert werden Aussenansicht des Kernkraftwerks Brokdorf Inhaltsverzeichnis 1 Wissenschaftliche Motivation und Ziele 2 Experimenteller Nachweis 2 1 Experimentierort Austragungsort 2 2 Detektor und Messphase 2 3 Abschirmung 3 Ergebnisse Januar 2021 4 Anwendungen 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseWissenschaftliche Motivation und Ziele Bearbeiten Abb 1 Koharente elastische Neutrino Kern Streuung unter Austausch eines neutralen Z Bosons Abb 2 Energieabhangiger Wirkungsquerschnitt der koharenten elastischen Neutrino Kern Streuung im Vergleich zu den Wirkungsquerschnitten der Neutrino Proton Streuung des inversen Betazerfalls und der Neutrino Elektron Streuung Als elektrisch neutrales Lepton wechselwirkt das Neutrino mit anderen Teilchen hauptsachlich uber die Schwache Wechselwirkung Aus diesem Grund sind Neutrinodetektoren im Allgemeinen sehr gross und mit etlichen Kilo Tonnen Targetmaterial bestuckt Grundsatzlich gibt es zwei Arten wie Neutrinos nachgewiesen werden Neutrinos reagieren entweder mit den Elektronen in der Atomhulle oder mit dem aus Protonen und Neutronen bestehendem Atomkern Die Wechselwirkung von Neutrinos mit Elektronen oder mit einzelnen Bausteinen des Atomkerns ist bereits genauer untersucht worden 1 Allerdings konnen Neutrinos mit Energien von bis zu einigen Mega Elektronenvolt MeV auch koharent mit dem Atomkern als Ganzes interagieren siehe Abbildung 1 Dieser Mechanismus wurde bereits 1974 2 vorhergesagt und wird koharente elastische Neutrino Kern Streuung genannt im Folgenden koharente Streuung Obwohl der Wirkungsquerschnitt der koharenten Streuung einige Grossenordnungen hoher liegt als bei den konventionellen Neutrinonachweiskanalen siehe Abbildung 2 fuhrt der winzige Kernruckstoss dazu dass nur sehr geringe Energien im Detektor freigesetzt werden Daher ist der Prozess schwer nachweisbar Experimente welche diesen Kanal nachweisen wollen brauchen eine sehr geringe Energieschwelle unter 1 Kilo Elektronenvolt keV Allerdings reichen in diesen speziellen Detektoren Target Massen von wenigen Kilogramm aus um die koharente Streuung zu messen Dem COHERENT Experiment ist 2017 erstmals der experimentelle Nachweis der koharenten Streuung gelungen Dabei benutzte es einen im Vergleich zu Reaktorneutrinos relativ hochenergetischen Neutrinostrahl 3 Erganzende Studien bei niedrigeren Neutrino Energien im vollstandig koharenten Bereich stehen noch aus Diesen Niederenergiebereich zu erkunden ist die Hauptaufgabe des CONUS Projekts Experimenteller Nachweis BearbeitenExperimentierort Austragungsort Bearbeiten Sowohl der Nachweis als auch die genauen Untersuchungen der koharenten Streuung unter Benutzung von Reaktorneutrinos verlangen dass der entsprechende Detektor moglichst nahe am Reaktor steht Um dies zu erreichen steht der CONUS Detektor in nur 17 m Entfernung vom Reaktorkern des Kernkraftwerks Brokdorf 4 5 6 Dies wurde durch die Wahl einer innovativen Detektortechnologie 7 ermoglicht die keine Auswirkungen auf den regularen Betrieb der Anlage hat Der Reaktor erzeugt eine thermische Leistung von bis zu 3 9 GW Somit ist er einer der leistungsstarksten Reaktoren weltweit Im Durchschnitt werden ca 7 2 Neutrinos pro Kernspaltung freigesetzt 6 durch Kernspaltungsprodukte und 1 2 durch Zerfalle nach Neutroneneinfange in Uran 238 8 9 Am Experimentierort ist der Reaktorneutrinofluss entsprechend hoch namlich 23 Billionen Neutrinos pro Sekunde und Quadratzentimeter 10 11 Position des CONUS Detektoraufbaus innerhalb des Kernkraftwerks Brokdorf Detektor und Messphase Bearbeiten Abb 3 Halboffene CONUS Abschirmung mit den vier integrierten Germanium Detektoren Die Abschirmung enthalt ein aktives Myonveto System schwarz und Schichten aus Blei grau glanzend und Bor dotiertem Polyethylen weiss Die CONUS Kollaboration benutzt vier hochreine Halbleiterdetektoren aus Germanium 7 jeder davon wiegt ca 1 kg Sobald ein Neutrino aus dem Reaktorkern an einem Germanium Atomkern koharent streut wird die relativ kleine Kernruckstossenergie teils in Ionisierungsenergie und teils in Warme umgewandelt Nur die erstgenannte Energieform kann zur Signalbildung in einem Ionisationsdetektor wie in CONUS herangezogen werden Dieser Loschungsmechanismus englisch Quenching wird typischerweise uber die Lindhard Theorie beschrieben 12 Die genaue Kenntnis des Quenching Faktors ist daher von grosster Bedeutung da er eine der Hauptunsicherheiten im Experiment darstellt Um die koharente Streuung nachzuweisen misst CONUS wahrend des Reaktor An und Reaktor Aus Betriebes Durch den Direktvergleich der beiden Datensatze kann ein Uberschuss von Ereignissen im erwarteten Energiefenster wahrend der Reaktor An Zeit den Beweis fur die Existenz der koharenten Streuung erbringen Zudem erlauben Messungen wahrend der Reaktor Aus Zeit die Untergrundrate genau zu quantifizieren und deren Zusammensetzung zu bestimmen CONUS hat die Datennahme am 1 April 2018 begonnen und ist seither im Dauermessbetrieb Abschirmung Bearbeiten Querschnitt durch den CONUS Detektor Obwohl die koharente Streuung die Neutrinowechselwirkung mit dem hochsten Wirkungsquerschnitt ist ist sie trotzdem noch ein seltener Prozess Da die Signatur der koharenten Streuung mit einem sehr geringen Energie und Impulsubertrag lt 1 keV verbunden ist mussen Detektoren vor Storsignalen abgeschirmt werden Drei Arten von Storsignalen mit den entsprechenden Unterdruckungsmethoden in CONUS sind hier aufgelistet Kosmische Strahlung Kosmische Myonen und Myon induzierte Schauer konnen mit dem Detektormaterial wechselwirken und stellen daher eine der wichtigsten Untergrundquellen dar Um diese Untergrundart zu unterdrucken werden Experimente typischerweise unter der Erde bis zu einer Tiefe von einigen Kilometern aufgebaut Dies ist im Fall von CONUS allerdings nicht moglich Die geringe Abschirmung durch das Reaktorgebaude reduziert den Myonenfluss lediglich um einen Faktor 2 3 Um eine bessere Unterdruckung zu erreichen ist CONUS mit einem aktiven Myonveto System siehe Abbildung 3 versehen Dieses besteht aus Szintillatorplatten welche Myonen bei Durchquerung unmittelbar nachweisen konnen Auf diese Weise kann der Myon induzierte Untergrund um einen Faktor 100 reduziert werden 4 Umgebungsuntergrund Neben der kosmischen Strahlung gibt es auch Untergrundsignale die aus der naheren Umgebung kommen Die wichtigsten Beitrage liefern die naturliche Radioaktivitat und Neutronen die aus dem Reaktorkern entweichen 4 Um die Detektoren dagegen abzuschirmen wurden sie mit zahlreichen Schichten aus Blei 25 cm insgesamt und Bor dotiertem Polyethylen umgeben Eine weitere Untergrundquelle die besonders fur Experimente in geschlossenen Raumen ein Problem darstellt sind radioaktive Zerfalle von Radon in der Luft Radon ist ein Edelgas und kann durch kleinste Ritzen in die Detektorkammer gelangen und dort zerfallen Um dies zu verhindern wird die Detektorkammer permanent mit Radon freier Luft gespult die aus Atemluftflaschen bezogen wird Intrinsische Radioaktivitat Die Detektoren selbst enthalten auch geringste Konzentrationen an radioaktiven Isotopen Auch diese mussen minimiert werden Um dies zu erreichen wurden mit Hilfe des GIOVE Detektors 12 im Untergrundlabor des Max Planck Instituts fur Kernphysik alle Materialien die zum Bau der Detektoren benotigt wurden genau auf ihre Verunreinigungen hin untersucht und ausgewahlt 7 Trotz seines kompakten Volumens von 1 6 m3 besitzt der CONUS Aufbau aufgrund seiner hohen Dichte eine Gesamtmasse von 11 Tonnen 4 Ergebnisse Januar 2021 BearbeitenDie CONUS Kollaboration veroffentlichte erste Messergebnisse zur koharenten elastischen Neutrino Kern Streuung mit Hilfe von 3 73 kg aktiver Detektormasse und beinahe 70 Tagen Reaktor An und 16 Tagen Reaktor Aus Zeit 5 Mit diesen Daten konnte der bisher genaueste Grenzwert fur die Existenz der koharenten Streuung im vollstandig koharenten Bereich erzielt werden Dieser Wert an sich bietet bereits nutzliche Informationen zumal er erlaubt theoretische Vorhersagen innerhalb und ausserhalb des Standardmodells der Elementarteilchenphysik einzugrenzen Die CONUS Detektoren besitzen geringen Energieschwellen geringen Untergrundraten und grosse Langzeitstabilitat 7 Mit weiteren Daten die bis zu einem Jahr nach der Reaktorabschaltung Ende 2021 aufgezeichnet werden inklusive verbesserten Datennahmesystemen und tieferem Verstandnis des Quenching Faktors ist mit einer erhohten Sensitivitat des Experiments zu rechnen Anwendungen BearbeitenEs wird erwartet dass koharente elastische Neutrino Kern Streuung eine wichtige Rolle in der Dynamik von Kernkollaps Supernovae spielt 13 Daher wird eine Untersuchung der koharenten Streuung zu einem besseren Verstandnis der treibenden Prozesse solcher Sternexplosionen beitragen Zudem konnten detaillierte Studien zur koharenten Streuung auf die Physik jenseits des Standardmodells hinweisen Dazu gehoren etwa elektromagnetische Eigenschaften der Neutrinos wie z B ein magnetisches Moment Abweichungen des Weinbergwinkels vom Nominalwert bei niedrigen Energien oder Nicht Standard Wechselwirkungen im Neutrino Quark Sektor 14 Neben dieser fundamentalen Bedeutung fur die Grundlagenforschung bietet die Neutrinodetektion uber die koharente Streuung auch praktische Anwendungen Dazu gehort zum Beispiel die Moglichkeit CONUS ahnliche Detektoren fur die Reaktor Uberwachung einzusetzen 15 Weblinks BearbeitenMax Planck Institut fur Kernphysik CONUSEinzelnachweise Bearbeiten Carlo Giunti Chung W Kim Fundamentals of Neutrino Physics and Astrophysics Oxford University Press 2007 ISBN 978 0 19 850871 7 doi 10 1093 acprof oso 9780198508717 001 0001 D Z Freedman Coherent effects of a weak neutral current Phys Rev D 9 1389 1974 doi 10 1103 PhysRevD 9 1389 D Akimov et al Observation of Coherent Elastic Neutrino Nucleus Scattering In Science Band 357 Nr 6356 2017 ISSN 0036 8075 S 1123 1126 doi 10 1126 science aao0990 arxiv 1708 01294 a b c d J Hakenmuller et al Neutron induced background in the CONUS experiment In The European Physical Journal C Band 79 Nr 8 2019 ISSN 1434 6044 S 699 doi 10 1140 epjc s10052 019 7160 2 arxiv 1903 09269 a b H Bonet et al Constraints on Elastic Neutrino Nucleus Scattering in the Fully Coherent Regime from the CONUS Experiment In Physical Review Letters Band 126 Nr 4 2021 S 041804 doi 10 1103 PhysRevLett 126 041804 T Rink on behalf of the CONUS collaboration CONUS Detecting elastic neutrino nucleus 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