Neutrínócsillagászat

Átírás

1 Neutrínócsillagászat Manno István KFKI, Részecske- és Magfizikai Kutató Intézet május 9. Neutr ınócsillagászat p.1/66

2 Az előadás tartalma A csillagászat fejlődése Elektromágneses sugárzás Történelem Standard Modell Neutrínó A neutrínó mint kutatási eszköz Csendes fizika I Laboratori Nazionali del Gran Sasso Main Building Hall-C Hol születnek neutrínók? Neutr ınócsillagászat p.2/66

3 Az előadás tartalma (folytatás) Földneutrínók (Geoneutrino) KamLAND KamLAND (ábra) A Földből áradó hő Mennyi energiát sugároz szét a Nap? Mekkora a Nap életkora? Madách Imre: Az ember tragédiája Miért tévedtek a fizikusok? Mitől ragyog a Nap? Termonukleáris reakciók a Napban A napneutrínók energiaspektruma Neutr ınócsillagászat p.3/66

4 Az előadás tartalma (folytatás) A neutrínófizika mérföldkövei 37 Cl-kisérlet 37 Cl-kisérlet (Homestake) Napneutrínó-problémák Oszcillálnak-e a napneutrínók? Sudbury Neutrino Observatory (SNO) SNO (ábra) ν-kölcsönhatások a SNO detektorban Megoldották a napneutrínók problémáját További eredmények Cserenkov-sugárzás Neutr ınócsillagászat p.4/66

5 Az előadás tartalma (folytatás) Cserenkov-sugárzás (ábra) Kamiokande II Super Kamiokande (SK) Super Kamiokande (ábra) Szupernovák Ismertebb szupernova maradványok Rák-köd (1054) Tycho Brache (1572) Kepler (1604) SN1987A SN1987A Neutr ınócsillagászat p.5/66

6 Az előadás tartalma (folytatás) SN1987A SN1987A Fizikai Nobel-díjasok (2002) A Nap és az SN1987A szupernova Aktív Galaxismagok (AGN) Gamma-sugárzási források (GRB) IceCube és a W49B Gamma-sugárzási forrása A Borexino rövid története Borexino Borexino (rajz) Counting Test Facility (CTF) Neutr ınócsillagászat p.6/66

7 Az előadás tartalma (folytatás) A CTF eredményei CTF Open Structure A C-terem és a CTF víztartálya Neutr ınócsillagászat p.7/66

8 A csillagászat fejlődése A csillagászat a világegyetem megismerésével, az égitestek tanulmányozásával foglalkozó tudomány. A legrégebbi természettudományok közé tartozik. Irásos és régészeti emlékek tanuskodnak arról, hogy elődeink több évezrede már foglalkoztak csillagászati problémákkal. A távcső felfedezésétől kezdve egyre több ablak nyilt ki a csillagos ég tanulmányozására. Különösen a XX. század második felében az emberi szem számára láthatatlan sugárzásokkal számos új jelenséget fedeztek fel például: az ősrobbanásból származó kozmikus mikrohullámú háttérsugárzást (CMBR), az aktív galaxismagokat (AGN), a gammasugárzási forrásokat (GRB), stb. Neutr ınócsillagászat p.8/66

9 Elektromágneses sugárzás Sugárzás Hullámhossz (m) Frekvencia (Hz) Radió < λ < < ν < hosszú < λ < < ν < közép < λ < < ν < rövid < λ < < ν < ultrarövid 1 < λ < < ν < mikrohullám < λ < < ν < Infravörös < λ < < ν < Látható < λ < < ν < Ultraibolya 10 8 < λ < < ν < Röntgen (X) < λ < < ν < Gamma (γ) < λ < < ν < Neutr ınócsillagászat p.9/66

10 Történelem 1608 hollandiai távcső 1590 olasz távcső (Galilei) 1945 számítógép (Neumann) 1946 Radarcsillagászat (Bay) Röntgencsillagászat 1964 neutrínócsillagászat Rádiócsillagászat Infravöröscsillagászat Ultraibolyacsillagászat Gammacsillagászat Neutr ınócsillagászat p.10/66

11 A Standard Modell Neutr ınócsillagászat p.11/66

12 Neutrínó A részecskék standard modellje a világmindenséget néhány építőelem (hat kvark és hat lepton és ezek antirészecskéi) és a köztük végbemenő négy alapvető kölcsönhatás segítségével írja le. Három elektromosan töltött leptont ismerünk: az elektront (e ) és a hozzá hasonló, de nála nehezebb müont (µ ) és a taut (τ ). Minden töltött leptonhoz tartozik egy elektromosan semleges lepton, egy neutrínó: az elektronhoz az elektronneutrínó (ν e ), a müonhoz a müonneutrínó (ν µ ), a tauhoz pedig a tauneutrínó (ν τ ). A neutrínók a gravitációskölcsönhatáson kívül csak a gyengekölcsönhatásban vesznek részt, ezért nagyon nehéz detektálni őket. Neutr ınócsillagászat p.12/66

13 A neutrínó mint kutatási eszköz A neutrínók kiváló kutatási eszközök, szondarészecskék. Ennek az a magyarázata, hogy az anyaggal csak gyengén hatnak kölcsön. Az anyag alig abszorbeálja őket, az elektromos és mágneses mezők nem hatnak rájuk, így a keletkezési helyüktől egyenes vonalban érkeznek meg a detektorhoz, megőrizve az információt a keletkezésük körülményeiről (impulzus, energia, a keletkezési helyükhöz mutató irány). Más szondarészecskéket az anyag abszorbeál. Az elektromosan töltött részecskéket eltérítik az elektromos és mágneses mezők. Neutr ınócsillagászat p.13/66

14 Csendes fizika (Underground physics) Az utóbbi időben egyre nagyobb érdeklődés kiséri az úgynnevezett csendes fizikát, azokat a kisérleteket, amelyeket mélyen a föld alatt kis háttérsugárzással rendelkező laboratóriumokban végeznek. A Csendes fizika a fizika egy viszonylag fiatal ága, amely csupán néhány évtizedes múltra tekinthet vissza. A csendes fizika két szempontból is találó elnevezés. Először is azért, mivel kozmikus csend uralkodik azokon a helyeken, ahol ezeket a kisérleteket végzik. Másodszor pedig azért, mert ezeken a helyeken nem lehet hallani a Föld felszínén létező zajokat. Neutr ınócsillagászat p.14/66

15 I Laboratori Nazionali del Gran Sasso Neutr ınócsillagászat p.15/66

16 Main Building Neutr ınócsillagászat p.16/66

17 Hall-C Neutr ınócsillagászat p.17/66

18 Hol születnek a neutrínók? Részecskegyorsítókban, atombombarobbantásokban, atomreaktorokban. Földben és az atmoszférában. A Napban és a csillagokban végbemenő termonukleáris reakciókban. A szupernováknak nevezett csillagrobbanásokban. Az Univerzum más aktív részeiben, mint például az aktív galaxisokban. A sötét anyag annihilációjakor Az ősrobbanásban (háttérneutrínók). Neutr ınócsillagászat p.18/66

19 Földneutrínók (geoneutrínók) 2004 októberében első esetben mérték a Föld belsejéből érkező ún. geoneutrínókat a KamLAND (Kamioka liquid scintillator antineutrino detector) földalatti neutrínó-detektorral. Ezek a neutrínók föleg az 238 U és 232 Th bomlási sorokban keletkeznek a Föld belsejében. A geoneutrínók nagyon alkalmasak arra, hogy segítségükkel bepillantsunk a Föld belsejébe végbemenő folyamatokba. A szakemberek úgy gondolják, hogy idővel lehetséges lesz a Föld belsejéről a háromdimenziós komputertomográfiás felvételekhez hasonló felvételeket is készíteni. Neutr ınócsillagászat p.19/66

20 KamLAND Az 1 kt folyadészcintillátor egy 13 m átmérőjű átlátszó ballonban van, a ballon pedig egy fémgömben, a ballon és a fémgömb közötti részt egy bufferfolyadék tölti ki. Az 1800 fotoelektron-sokszorozót a fémgömb belső felületéhez rögzítették. A fémgömböt a Kamiokande II rozsdamentes acéltartályában helyezték el (d = 15.6 m, h = 16.0 m). A detektor központi részét több ezer tonna víz veszi körül. A víz többféle módon védi a detektor központi részét a radioaktív sugárzástól. Passzív módon abszorbeálja a kintről jövő neutronokat, aktív módon pedig felismeri a detektorba érkező müonokat. Neutr ınócsillagászat p.20/66

21 KamLAND Neutr ınócsillagászat p.21/66

22 A Földből kiáradó hő A Földből kiáradó hő mennyiségét 31 TW-ra becsülik (1 TW = W). Összehasonlításképpen az Egyesült Államok teljes energiafogyasztása 0.3 TW. A szétsugárzott hő nagyrésze a Naptól származik. Majdnem fele azonban a Föld belséjében keletkezik, radioaktív bomlások is hozzájárulnak ennek a hőnek a termeléséhez. Neutr ınócsillagászat p.22/66

23 Mennyi energiát sugároz szét a Nap? 1 cm 3 jég a Földön 40 perc alatt elovad egy nyári napon. A Nap-Föld távolságának megfelelő sugarú (150 millió kilométer), 1 cm vastag jégből álló gömbhéj is elolvad 40 perc alatt. A Nap teljes felszínét beborító 0.44 km vastag jégréteg is elolvat 40 perc alatt. Ez a Föld térfogatának 2.5-szerese. Neutr ınócsillagászat p.23/66

24 Mekkora a Nap életkora? A Nap által szétsugárzott energia és a Nap életkora olyan szoros kapcsolatban áll egymással, mint egy érem két oldala. Kémiai reakció 1862 Lord Kelvin: gravitáció Charles Darvin: erózió és evolució Mai tudásunk alapján: év év év év Neutr ınócsillagászat p.24/66

25 Madách Imre: Az ember tragédiája Madách Imre 1860-ban írt drámájában, Az ember tragédiájában, Ádám újra meg újra testet ölt a történelem nagy alakjaiban, hogy újabb társadalmi modellt kipróbálva keresse az emberiség célját. A tizenkettedik színben a falanszter jelenetben a Nap végzetéről a természettudós a következőképpen elmélkedik: Négy ezredév után a Nap kihül, növényeket nem szül többé a Föld. E négy ezredév tehát a miénk, hogy a Napot pótolni megtanuljuk. Elég idő tudásunknak, hiszem. (Szilárd Leó kedvenc olvasmánya volt Az ember tragédiája.) Neutr ınócsillagászat p.25/66

26 Miért tévedtek a fizikusok? A fizikusok a Nap életkorára azért adtak rosszabb becslést, mint Charles Darvin, mert ebben az időben a fizikának még hiányoztak azok a részei, amelyek szükségesek a probléma megoldásához. Henri Bequerel 1896-ben fedezi fel a radioaktivitást. Albert Einstein 1905-ben publikálja a speciális relativitás elméletét és ebben a híres E = mc 2 képletét. Neutr ınócsillagászat p.26/66

27 Mitől ragyog a Nap? Mélyen a Nap belsejében termonukleáris reakciókban négy proton (p) héliumatommaggá ( 4 2He) alakul: 4p 4 2 He + 2e + + 2ν e MeV, ahol e + a pozitront, ν e pedig az elektronneutrínót jelöli. 1 ev = Joule. Neutr ınócsillagászat p.27/66

28 Termonukleáris reakciók a Napban pp pep 99.77% 0.23% p + p d + e + + ν p + e - + p d + ν 15 O 15 N + p 12 C + α 15 O 15 N + e + + ν 15 N + p 16 O + γ Hep 10-5 % 12 C + p 13 N + γ 16 O + p 17 F + γ d + p 3 He + γ 3 He + p 4 He + e + + ν 13 N 17 F 15.08% 13 N 13 C + e + + ν 17 F 17 O + e + + ν 3 He + 4 He 7 Be + γ 7 Be 99.9% 0.1% 13 C + p 14 N + γ 14 N + p 15 O + γ 17 O + p 14 N + α 84.92% 7 Be + e - 7 Li + γ + ν 7 Be + p 8 B + γ 8 B Main cycle Secondary cycle 3 He + 3 He 4 He + 2p 7 Li + p 2 4 He 8 B 2 4 He + e + + ν p-i p-ii p-iii CNO-cycle pp-chain 98.5% CNO-cycle 1.5% Neutr ınócsillagászat p.28/66

29 A napneutrínók energiaspektruma Solar neutrino spectrum pp N 7 Be 15 O F Be 8 B pep hep Neutr ınócsillagászat p.29/66

30 A neutrínófizika mérföldkövei 1946-ban Bruno Pontecorvo a Klór targetet javasolja a neutrínók detektálására: ν + 37 Cl e + 37 Ar ben Bruno Pontecorvo felveti a neutrínó-oszcilláció lehetőségét ben Raymond Davis Jr. elkezdi az úttörő Cl-kisérletét a Homestake aranybányában ban Raymond Davis bejelenti a Cl-kisérlet eredményeit és a napneutrínók problémáját (SNP). Neutr ınócsillagászat p.30/66

31 A 37 Cl-kisérlet Ezt az úttörő radiokémiai kisérletet 1964-ban kezdi el Ray Davis munkatásaival. A kisérlet 4850 láb mélyen található a Homstake aranybányában. A detektor tartályában 615 tonna tisztítószer (C 2 Cl 4 ) van. Az elektronneutrínó (ν e ) a következő reakciót hozza létre a detektorban: ν e + 37 Cl e + 37 Ar, E th = MeV. Az 37 Ar atom instabil. A bomlásideje kb. 35 nap. A 37 Cl atomok között található 37 Ar atomok megkeresése hasonló nagysárendű feladat, mintha a Szahara homoksivatagban egy meghatározott homok szemet kellene megkeresni. Neutr ınócsillagászat p.31/66

32 A 37 Cl-kisérlet (Homestake) Neutr ınócsillagászat p.32/66

33 A napneutrínók problémái Jelentős különbség van a mért és jósolt napneutrínó fluxusok között. A különbség a mért és a jósolt érték között változik az energiával. 7 Be - 8 B probléma. A napneutrínó-kisérletek detektálják a 8 B-neutrínókat, de nem detektálják a 7 Be-neutrínókat. Ez pedig ellent mond a pp-lánc logikájának, amely szerint a Bór a Berilliumból keletkezik. Neutr ınócsillagászat p.33/66

34 Oszcillálnak-e a napneutrínók? A választ erre a kérdésre a következőképpen kaphatjuk: Az elmélet szerint a Napban csak ν e elektronneutrínók keletkeznek. Fluxusok: Mérni kell a Napból érkező ν e elektronneutrínók Φ(ν e ) fluxusát. Mérni kell a Napból érkező ν x neutrínók Φ(ν x ), ν x = ν e, ν µ, ν τ, fluxusát a típusuktól függetlenül. A napneutrínók oszcillálnak, ha: Φ(ν e ) < Φ(ν x ), ν x = ν e, ν µ, ν τ. Neutr ınócsillagászat p.34/66

35 Sudbury Neutrino Observatory (SNO) A detektor 2073 m mélyen van a Creighton bányában, Sudbury Ontario, Kanada. A SNO egy Cserenkov-detektor, amely azonos időben (real time) méri a napneutrínókat. A detektor mérő térfogata 1000 tonna D 2 O nehéz vizet tartalmaz, amelyet 4 m vastag H 2 O víz réteg vesz körül. A detektor céltárgyát (mérő térfogatát) körülötte koncentrikusan elhelyezett 9456 fotoelektron-sokszorozó figyeli. Neutr ınócsillagászat p.35/66

36 Sudbury Neutrino Observatory (SNO) Neutr ınócsillagászat p.36/66

37 ν-kölcsönhatások a SNO detektorban Amikor az elektronneutrínó (ν e ) a töltött áram közvetítésével kölcsönhat a deutériummal, akkor egy W + bozon átadására kerül sor és a deutérium neutronja protonná változik: ν e + D p + p + e, (CC), ahol CC charged current (töltött áram). Amikor a neutrínó ν x a semleges áram közvetítésével kölcsönhatásba kerül a deutériummal, akkor egy Z 0 bozon átadására kerül sor: ν x + D ν x + n + p, (NC), ahol NC neutral current (semleges áram). Neutr ınócsillagászat p.37/66

38 egoldották a napneutrínók problémáját A mérések eredményei: φ CC SNO (ν e) = 1.75±0.07(stat.) (sys.)±0.05(theor.) 106 cm 2 s 1 A φsno CC (ν e) értéket összehasonlítva a Super Kamiokande (SK) nagypontossággal megmért φ (ES) SK (ν x) értékével, azt kapták, hogy az elérés a hiba 3.3-szorosa: φ ES SK (ν x) = 2.32 ± 0.03(stat.) (sys.) 106 cm 2 s 1, φ ES SK (ν x) φ CC SNO (ν e) = 0.57 ± cm 2 s 1. Ennek alapján állíthatjuk, hogy a teljes neutrínó-fluxusban nem csak elektronneutrínók vannak. Neutr ınócsillagászat p.38/66

39 További eredmények Kiszámították a teljes 8 B-neutrínó fluxust is: (5.44 ± 0.99) 10 6 cm 2 s 1. Ez pedig kitűnő egyezésben van az elméleti értékkel: cm 2 s 1. Neutr ınócsillagászat p.39/66

40 Cserenkov-sugárzás Cserenkov-sugárzás akkor jön létre, ha egy elektromosan töltött részecske egy átlátszó közegben gyorsabban halad, mint a fény v > v t = c/n, ahol v a részecske sebessége, v t a fény sebessége az átlátszó anyagban, c a fény sebessége vákuumban, n pedig az átlátszó anyag fénytörésmutatója. A töltött részecske polarizálja az átlátszó anyag molekuláit, amelyek gyorsan visszatérnek az alapállapotukba és közben fotonokat bocsátanak ki. A kibocsátott sugárzás hullámfrontja ϑ szöget zár be a részecske haladási irányával: ahol β = v/c. cos ϑ = v t /v = c/(vn) = 1/(βn), Neutr ınócsillagászat p.40/66

41 Cserenkov-sugárzás Neutr ınócsillagászat p.41/66

42 Kamiokande II KamiokaNDE Kamioka Nucleon Decay Experiment. A kisérlet 1000 méterre van a föld felszine alatt (2700 m.w.e.) Ez egy Cserenkov-detektor, amelynek a céltárgya víz (2142(680) tonna). A vízben neutrínó elektron szórás megy végbe: ν e + e ν e + e, E th = 9 MeV. A detektor méretei: h=16.0 m, d=15.6 m, V=3058 m 3, in PMT, 20% lefedettség ben kezdte mérni a napneutrínókat, miután arra alkalmassá tették ban figyelték meg a Napból jövő neutrínók irányát. Neutr ınócsillagászat p.42/66

43 Super Kamiokande (SK) A kisérlet 2000 láb (609.6 m) mélyen van a föld felszine alatt. Ez egy Cserenkov-detektor, amelynek a céltárgya víz (50000(32000) tonna). A vízben neutrínó elektron szórás megy végbe: ν e +e ν e +e, ν µ +e ν µ +e, E th = 9 MeV. A víz egy duplafalú, hengeralakú rozsdamentes acélból készült tartályban van, amelynek belső felületén darab 20 inch (50.8 cm) átmérőjű fotoelektron-sokszorozó figyeli a tartályban bekövetkező eseményeket. A hengeralakú detektor méretei: d = 39.3 m, h = 41.4 m ban kezdett mérni. Neutr ınócsillagászat p.43/66

44 Super Kamiokande Neutr ınócsillagászat p.44/66

45 Szupernovák A szupernova olyan változócsillag, amelynek fényessége hirtelen (néhány nap alatt) sokmilliószorosára nő, olyan fényessé válik mint egy galaxis. Egy galaxisban kb csillag van. Amikor egy nagytömegű csillag meghal, az nem békésen hanem az Univerzumban ismert legnagyobb robbanásban megy végbe. Az eredeti csillagból egy neutroncsillag, vagy egy feketelyuk keletkezik és közben a csillag külső része szétszorodik a csillag körüli térben. A szupernova keletkezésekor a szétsugárzott energia kb. 99%-a neutrínók, kb. 1%-a robbanás kinetikus energiájaként és csupán 0.01%-a fotonok (fény) formájában távozik. Neutr ınócsillagászat p.45/66

46 Szupernovák (folytatás) A csillagászok a szupernovákat két csoportba sorolják. Az I. típusú szupernóvák kettőscsillagokból keletkeznek. A kettőscsillag egyik csillaga folyamatosan elszívja a másik csillag anyagát és amikor eléri a kritikus tömeget, akkor bekövetkezik a robbanás. Ezeknek a szupernóváknak közel azonos a fénykibocsátásuk így távolságmérésre hasznáják őket. A II. típusú szupernova akkor keletkezik, amikor egy csillag, amelynek a tömege 8 Naptömegnél nagyobb, elhasználta nukleáris fűtőanyagát és így nem képes ellenálni a gravitációs vonzásnak, amely hatására összeroppan. Neutr ınócsillagászat p.46/66

47 Ismertebb szupernova maradványok 1054, kinai csillagászok, Bika csillagkép, Rák-köd, 1600 km/s sebességgel tágul. 1572, Tycho Brache, Cassiopeia csillagkép 1604, Galilei, Kigyó csillagképben, Keplerről neveztél el 1987, SN1987A, Nagy Magellán-felhő, 23/2/ UT. A szupernovában neutrínó keletkezett. Ezek közül a neutrínók közül haladt át a Kamiokande II detektoron, amelyek közül a detektor csupán 12-t vett észre (detektált). 27/2/1987 ESO Schmidt teleszkóp (Csille). Neutr ınócsillagászat p.47/66

48 Rák-köd (1054) Neutr ınócsillagászat p.48/66

49 Tycho Brache (1572) Neutr ınócsillagászat p.49/66

50 Kepler (1604) Neutr ınócsillagászat p.50/66

51 SN1987A Neutr ınócsillagászat p.51/66

52 SN1987A Neutr ınócsillagászat p.52/66

53 SN1987A Neutr ınócsillagászat p.53/66

54 SN1987A Neutr ınócsillagászat p.54/66

55 Fizikai Nobel-díjasok (2002) Raymond Davis and Masatoshi Koshiba for pioneering contributions to astrophysics, in particular for the detection of cosmic neutrinos Neutr ınócsillagászat p.55/66

56 Sun and Supernova SN1987A Neutr ınócsillagászat p.56/66

57 Aktív galaxismagok AGN Ezeknek a galaxisoknak a közepe közelében szupernehéz feketelyuk van (MBH Massive Black Hole). A feketelyuk tömege elérheti a 10 9 naptömeget. Ez a feketelyuk magába nyeli a galaxis anyagát, miközben gravitációs energiát sugároz. A gravitációs energia egy forró plazmasugárban távozik, amelyben az energia egy része X-sugárzás (röntgensugárzás) és γ-sugárzás formájában távozik. Ezeknek a galaxisoknak a közepében egy jet struktúrát figyelhetünk meg, amelynek a hossza több tizezer fényév. Ezek a jetek a legnagyobb részecskegyorsítók az Univerzumban (megfigyeltek 100 MeV, 1 GeV energiánál nagyobb energiával rendelkező részecskéket, sőt több TeV-es részecskéket ís. Neutr ınócsillagászat p.57/66

58 Gammasugárzási források GRB Gamma-sugárzási forrásokat 1967-ben véletlenül fedezték fel, amikor az USA katonai műholdakkal ellenőrizte, hogy a Szovjetúnió betartja-e a légköri atombombarobbantások tilalmát. Az időtartamuk ezeknek a kitöréseknek néhány milliszekundumtól több percig tart. Ezek a kitörések több százszor intenzívebbek, a szupernovákban keletkező gammasugárzásnál és szer intenzívebbek a Nap gammasugárzásánál. Ezeknek a kitöréseknek a gyakorisága kb. naponta egy és véletlenszerűen következnek be az égbolton. A mai napig is a GRB az asztrofizika egyik legnagyobb rejtélye. Neutr ınócsillagászat p.58/66

59 IceCube és a W49B GRBje Neutr ınócsillagászat p.59/66

60 A Borexino rövid története 1987-ben R.S. Raghavan a AT & T Laboratories professzora javasolja a Borex kisérletet. A BOREX egy műszó, amelyet a kisérlet eredeti nevéből alkottak: Boron Solar Neutrino Experiment. A detektor 2000 t szcintillátora bórt tartalmazott: TMB (B(OCH 3 ) 3 ). ν e + 11 B β + 11 C (CC), ν x + 11 B ν x + 11 B (NC). Később az együttmüködés, a megváltozott körülmények alapján egy kisebb (300 t) detektor építését határozta el. A kisérlet nevét is Borexinora vátoztatta, amely kis BOREXet jelent, ugyanúgy mint a neutron és neutrínó esetében. Neutr ınócsillagászat p.60/66

61 Borexino Ez a detektor folyadékszcintillátoros detektálási technikával azonosidőben méri a napneutrinókat különös tekintettel a 7 Be-neutrínókra. A detektor nagy luminozitása, a radióaktivitás szempontjából ultra-tiszta szcintillátor az első alkalommal teszi lehetőve az alacsonyenergiájú (< 1 MeV) napneutrínók spektroszkópikus mérését. A kisérlet célja, hogy a ν + e ν + e neutrínó-elektron szórás segítségével mérje a 7 Be-neutrínókat a típusuktól függetlenül. A Borexino számos érdekes problémát fog tanulmányozi a részecskefizika, a geofizika és az aszrtrofizika területén. Neutr ınócsillagászat p.61/66

62 Borexino (ábra) Neutr ınócsillagászat p.62/66

63 Counting Test Facility 1995 februárjától működik egy nagytérfogatú (4.8 m 3 ) nemszegmentált folyadékszcintillátoros detektor a Gran Sasso-i földalatti laboratórium C-termében. Ez a detektor a Counting Test Facility elnevezést kapta. Ennek a detektornak az volt a főfeladata, hogy különböző módszerekkel ultraalacsony radioaktivitás értéket mérjen és segítségével kifejlesztsenek olyan módszereket, amelyekkel ez az alacson radioaktivitás hosszú időn keresztül fenttartható és folyamatosan tisztítható. Neutr ınócsillagászat p.63/66

64 CTF Results A CTF rekordokat állított fel a nagytérfogatú szcintillátor radioaktivitásának mérése területén. A Borexino g/g értékig képes mérni, amely négy nagyságrenddel felülmúlja a hagyományos módszereket (10 12 g/g). 14 C koncentráció: 14 C/ 12 C = (1.85 ± 0.13 ± 0.01) Th szennyezettség: 238 U szennyezettség: g/g. (3.5 ± 1.3) g/g. Neutr ınócsillagászat p.64/66

65 CTF Open Structure Neutr ınócsillagászat p.65/66

66 A C-terem és a CTF víztartálya Neutr ınócsillagászat p.66/66