Erstmaliger Einsatz und Optimierung von Halbleiter-Pixeldetektoren zum Nachweis extrem seltener Kernzerfälle insbesondere des doppelten Elektroneneinfangs von 58Ni

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Thilo Michel; Professor Dr. Kai Zuber
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193588983

Der doppelte Betazerfall gehört mit Halbwertszeiten im Bereich von 1020 Jahren und mehr zu den seltensten Zerfällen, die je untersucht wurden. Von besonderem Interesse ist der neutrinolose doppelte Betazerfall, der im Standardmodell der Teilchenphysik nicht erlaubt ist. Er ist nur möglich, wenn Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind und eine nichtverschwindende Ruhemasse besitzen. Ein alternativer Kanal neben dem Kernzerfall unter Emission von 2 Elektronen oder Positronen ist der doppelte Elektroneneinfang (EC/EC), der selbst in der Form mit Emission von zwei Neutrinos noch nie im Labor nachgewiesen wurde. In diesem Vorhaben soll ein neuartiges Experiment mit Halbleiter-Pixeldetektoren für den Nachweis des EC/EC-Zerfalls von 58Ni konzipiert und ein verkleinerter Prototyp in Untergrundlaboren getestet werden. Die Pixeldetektoren sollen die beiden Röntgenphotonen, welche nach dem EC/EC-Zerfall in einer Nickeldolie emittiert werden, in unterschiedlichen Pixeln koinzident nachweisen. Germaniumdetektoren erlauben zudem die Beobachtung von Übergängen in angeregte Zustände. Untersuchungen des Untergrunds sowie die Untergrundreduktion haben höchste Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen