Myoncherenkovveto

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Lachenmaier
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268668443

Myoninduzierte Untergrundereignisse stellen eine besondere Herausforderung für großvolumige Neutrinodetektoren wie JUNO dar. Durch die Erd- und Felsabschirmung von etwa 700 Metern wird dort die Rate an kosmogenem Untergrund bereits deutlich reduziert im Vergleich zur Rate an der Oberfläche. Trotzdem verbleibt ein myoninduzierter Untergrund, der speziell für den Nachweis der Reaktorneutrinos den wesentlichen Beitrag darstellt. Alle modernen Neutrinodetektoren sind zusätzlich mit einem Vetodetektor zur Unterdrückung myoninduzierter Ereignisse ausgestattet. Meist wird ein den Detektor umgebendes und zur Abschirmung von externer Gammastrahlung und Neutronen mit Wasser gefülltes Volumen mit PMTs als Cherenkov-Detektor instrumentiert (Super-Kamiokande, KamLAND, Borexino, Daya Bay, RENO). Eine Ausnahme unter den Reaktor-Antineutrino-Experimenten der gegenwärtigen Generation zur Messung von theta13 ist Double Chooz: hier wurden die Vetotanks der beiden Detektoren mit Flüssigszintillator gefüllt und damit u.a. ein besseres Verständnis der Untergrundereignisse bei von außen eindringenden Neutronen erreicht. Für JUNO ist schon aufgrund der Größe des zentralen Detektors kein Flüssigszintillator-Veto möglich, so dass auch hier das äußerste Volumen um den kugelförmigen inneren Detektor mit Reinstwasser befüllt, laufend zirkuliert und gereinigt, und mit ca. 1600 PMTs instrumentiert werden soll. Weitere Designentscheidungen der Kollaboration, etwa über die genaue Anordnung der PMTs oder die mögliche Segmentierung des Vetovolumens, stehen in naher Zukunft an.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2319: Bestimmung der Neutrino-Massenhierarchie mit dem JUNO-Experiment