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entdeckt_01_2016 - Nur zwei bis drei Ereignisse pro Jahr

entdeckt 01 .16 FORSCHUNG WWW.HZDR.DE Das größte Untergrundlabor für Astrophysik befindet sich im italienischen Gran-Sasso-Massiv. Physiker aus aller Welt suchen dort, durch mehr als einen Kilometer Fels von der Umgebung abgeschirmt, nach Anzeichen der mysteriösen Dunklen Materie. Die Abschirmung ist notwendig, damit die hochempfindlichen Detektoren untertage möglichst nur Signa- le der unbekannten Teilchen aufzeichnen. Doch es gibt einen Störenfried: die natürliche Radioaktivität. Das chemische Element Uran kommt überall auf der Erde im Gestein vor. Es handelt sich dabei hauptsächlich um Uran- 238, das ebenso wie alle weiteren Uran-Isotope nach einem gewissen zeitlichen Schema zerfällt. Allerdings ist dieses für Uran-238 viele Milliarden Jahre lang, liegt dessen Halbwerts- zeit doch bei mehr als vier Milliarden Jahren. Bei jedem Zerfall entstehen neue Atome und Teilchen – Uran-238 zerfällt über die sogenannte Uran-Radium-Reihe, an deren Ende ein stabi- les Blei-Isotop steht. Wichtig zu wissen: Beim Zerfall werden energetische Alpha-Teilchen ausgesendet, die über Kernreak- tionen in der Umgebung Neutronen erzeugen. Die Neutronen tief im Inneren des Gran-Sasso-Massivs stam- men einerseits von Resten der natürlichen Radioaktivität. Sie entstehen andererseits aber auch in den Abschirm-Materialien rund um die Detektoren untertage. So können diese Teilchen ihren Weg auch zu den Detektoren des Italienischen Nationa- len Instituts für Kernphysik (INFN) und zu denen der internati- onalen Partner finden. Hierzu zählt die Universität Mainz, die maßgeblich an Entwicklung und Betrieb eines neuen Xenon- Detektors beteiligt ist. Dieser besteht aus 3.500 Litern des flüssigen Edelgases, umhüllt von einem zehn Meter hohen Tank. An dem XENON1T-Experiment im Gran-Sasso-Labor arbeiten Wissenschaftler aus weltweit 21 Instituten mit. // Dunkle Materie ist überall, auch wenn es bisher noch nicht gelungen ist, sie nachzuweisen. Sie könnte, so eine gängige Theorie, aus sogenannten WIMPs bestehen. Diese schwach wechselwirkenden Teilchen (Weakly Interacting Massive Particles) sollen uns unbemerkt durchqueren – und das millionenfach pro Sekunde. _TEXT . Christine Bohnet NUR ZWEI ODER DREI EREIGNISSE PRO JAHR TARGET: An der Neutronenquelle nELBE lässt sich herausfinden, wie genau Neutronen mit Materie wechselwirken. Foto: Oliver Killig

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