Ein Detektor von der Größe eines Schulbusses, befüllt mit 170 Tonnen flüssigem Argon, hat seine ersten Teilchenspuren registriert. Am 6. August 2015 zeichnete MicroBooNE, eine mit flüssigem Argon betriebene Spurendriftkammer, Bilder der Spuren von kosmischen Myonen auf. Das sind Teilchen, die auf die Erde niedergehen, wenn kosmische Strahlen mit Atomkernen in unserer Atmosphäre kollidieren.
“Dies ist der erste Detektor dieser Größe, den wir in den Vereinigten Staaten für die Verwendung in einem Neutrinostrahl in Betrieb genommen haben. Deshalb ist es ein sehr wichtiger Meilenstein für die Zukunft der Neutrinophysik”, sagte Sam Zeller, ein Sprecher der MicroBooNE Collaboration.
Das Aufspüren kosmischer Myonen ist nur ein kurzer Zwischenstopp auf der Expedition MicroBooNEs in die Teilchenphysik. Als Herzstück der drei geplanten Detektoren des Short-Baseline Neutrino Program (SBN) am Fermilab wird MicroBooNE das viel schwerer nachweisbare Neutrino verfolgen und etwa drei Jahre lang Daten über dieses schwach wechselwirkende Teilchen sammeln. Wenn der Strahl im Oktober eingeschaltet wird, wird er 470 Meter zurücklegen und dann das flüssige Argon in dem MicroBooNE-Detektor durchqueren, wo die Interaktionen mit den Neutrinos Spuren zurücklassen werden, die der Detektor in präzise, dreidimensionale Bilder umwandeln kann.
Wissenschaftler werden diese Bilder nutzen, um Anomalien in einem früheren Experiment namens MiniBooNE zu erforschen. Sie wollen feststellen, ob das Übermaß an energiearmen Ereignissen, die von MiniBooNE beobachtet wurden, auf eine neue Quelle von Hintergrundphotonen zurückzuführen ist, oder ob es neben den drei bekannten Flavors noch weitere Neutrinoarten geben könnte.
Eines von MicroBooNEs Zielen ist es zu messen, wie oft ein Neutrino, das mit einem Argonatom interagiert, bestimmte Teilchentypen produzieren wird. Ein zweites Ziel ist es, Forschung und Entwicklung für zukünftige, große Spurendriftkammern zu betreiben. MicroBooNE wird Signale bis zu 2,5 Meter weit tragen – die längste Spur für eine Spurendriftkammer in einem Neutrinostrahl. Das erfordert eine sehr hohe Spannung und sehr reines, flüssiges Argon. Es ist auch das erste Mal, dass ein Detektor dieser Größenordnung mit seiner Elektronik in flüssigem Argon arbeiten wird. All diese Eigenschaften werden für zukünftige Experimente wie das Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) wichtig sein, die eine ähnliche Technologie für die Untersuchung von Neutrinos nutzen werden.
“Die gesamte Teilchenphysikgemeinde weltweit sieht die Neutrinophysik als eines der wichtigsten Forschungsgebiete, das uns helfen könnte, über das hinauszugehen, was wir jetzt wissen”, sagte Matt Toups, Betriebskoordinator und zusammen mit Bruce Baller vom Fermilab Leiter des MicroBooNE-Experiments. “Wir hoffen, diese Fragen mit einer sehr großen Spurendriftkammer beantworten zu können.”
Ein anderer Vorteil des Experiments, so sagte Zeller, sei das Training der nächsten Generation von Spurendriftkammer-Experten für zukünftige Programme und Experimente. MicroBooNE ist ein gemeinschaftlicher Ansatz von 25 Institutionen, wobei 55 Studenten und Postdoktoranden ständig daran arbeiten, die Technologie zu perfektionieren. Die Mitarbeiter haben ein Auge auf der Straße in Richtung Zukunft der Neutrinophysik und Technologie, die auf flüssigem Argon basiert.
“Es war ein langer Weg”, sagte Bonnie Fleming, Co-Sprecherin des MicroBooNE-Experiments. “Vor achteinhalb Jahren war flüssiges Argon ein völliger Außenseiter. Ich scherzte, das niemand neben mir am Mittagstisch sitzen wollen würde. Jetzt ist es ein himmelweiter Unterschied. Das Fachgebiet hat flüssiges Argon als seine zukünftige Technologie ausgewählt, und alle Augen sind auf uns gerichtet und schauen, ob unser Detektor funktionieren wird.”
Quelle: http://www.fnal.gov/pub/today/archive/archive_2015/today15-08-12.html
(THK)
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