Präzisions--Spektroskopie von Bi-210 als Grundlage zur Detektion von CNO-Neutrinos

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Zuber
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408339458

Ein fundamentaler Prozess zur Energieerzeugung in Sternen stellt der sogenannte CNO-Zyklus dar. Obwohl dieser bereits in den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts postuliert wurde, konnte bis zum heutigen Tage keine assoziierten CNO-Neutrinos nachgewiesen werden.Auf dem Gebiet der solaren Neutrinoforschung haben sich in den letzten Jahren insbesondere Flüssigsztintillationsexperimente wie z.B. Borexino hervorgetan, die eine spektroskopische Untersuchung der verschiedenen Neutrinoraten durchgeführt haben. Für den erstmaligen Nachweis von CNO-Neutrinos spielen jedoch eine Reihe von Untergrundprozessen eine wichtige Rolle, die ein Neutrino-induziertes Signal imitieren können. Insbesondere der verbotene Beta-Zerfall von Bi-210 stellt eine große Herausforderung dar, da das Spektrum eine große Ähnlichkeit und Korrelation zum Rückstoßspektrum der CNO-Neutrinos aufweist. Da es sich um einenverbotenen Zerfall handelt, ist die theoretische Modellierung nur unzulänglich möglich. Ziel dieses Antrages ist es, dass Spektrum experimentell präzise zu vermessen. Aufbauend auf den bisherigen experimentellen Arbeiten soll in einem ersten Schritt das erlaubte Betaspektrum von Si-31 gemessen und die entwickelten Analysemethoden am Beispiel dieser Messung validiert werden. In einem zweiten Schritt folgt die eigentliche Präzisionsmessung des Bi-210-Betaspektrums. Die gewonnen Ergebnisse sollen abschließend genutzt werden um die Sensitivität von Flüssigsztintillationsexperimenten in Hinblick auf die CNO-Neutrinosuche abzuschätzen. In der letzten Phase soll die konkrete Analyse von CNO-Neutrinos unter Einbeziehung der spektroskopischen Untersuchung von Bi-210 bei Borexino stehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Mikko Meyer