Physikalisches Institut

Forschung


Die Arbeitsgruppe Neutrinophysik ist an mehreren internationalen Forschungsprojekten beteiligt. Der Schwerpunkt der Aktivitäten liegt momentan auf dem JUNO-Experiment, das im Süden von China aufgebaut wird. Das Herzstück von JUNO ist ein sphärischer Detektor mit etwa 35m Durchmesser, der mit 20000 Tonnen Flüssigszintillator gefüllt wird, damit handelt es sich um den größten Detektor dieser Art.

Hauptziel von JUNO ist die Bestimmung der Massenhierarchie der Neutrinos, indem ein feines Oszillationsmuster im Energiespektrum der gemessenen Neutrinos beobachtet wird. Das Oszillationsmuster entsteht durch Interferenz zweier Terme in der Wahrscheinlichkeit für Neutrinooszillationen und hängt von der Hierarchie der Neutrinomassen ab. Um das Interferenzmuster sichtbar zu machen wird das Szintillationslicht von etwa 18000 Photomultipliern (PMTs) mit einem Durchmesser von etwa 50cm detektiert.

Ein wesentlicher Beitrag der Gruppe (gemeinsam mit der Universität Hamburg) ist der Aufbau eines automatisierten Testsystems um alle in JUNO eingesetzten PMTs zu charakterisieren. Darüber hinaus werden Messverfahren für die optische Qualität von Flüssigszintillatoren entwickelt sowie an Methoden zur Rekonstruktion von Teilchenspuren im Detektor oder an Studien zur Sensitivität des Detektors gearbeitet.

Im Rahmen des ANNIE-Projekts am Fermilab untersucht die Gruppe neuartige siliziumbasierte Photodetektoren, sog. LAPPDs (Large Area Picosecond Photodetectors). Diese bieten gegenüber den bisher verwendeten PMTs eine bessere Orts- und Zeitauflösung und sollen in zukünftigen Neutrinoexperimenten eine bessere Ereignisrekonstruktion und damit eine bessere Trennung von Signal und Untergrund ermöglichen.

Die Gruppe war außerdem am DoubleCHOOZ-Experiment am Kernreaktor im französischen Chooz beteiligt. Mit dem Experiment konnte der Neutrinomischungswinkel θ13 bestimmt werden. Die Messungen sind mittlerweile abgeschlossen und die Detektoren werden momentan abgebaut.