Sonne und Neutrinos - Universität Bielefeld
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Sonne und Neutrinos Aaron von Kamen Universität Bielefeld 25.06.2014 Einführung: Das Neutrino Es existiert in 3 Generationen. Elektron-,Tau-,Myonneutrino. Erstmals postuliert durch Wolfgang Pauli, da beim Betazerfall das Elektron ein kontinuierliches Spektrum aufweist (dies forderte ein drittes Teilchen in dem Prozess). Wechselwirkung der Neutrino nur bei Prozessen der schwachen Kernkraft. Wegen seiner Ladungsneutralität und seines geringen Wirkungsquerschnittes, wechselwirkt es kaum mit anderer Materie. Entdeckung Erstmals wurde es 1956 beim Cowan-Reins-Neutrinoexperiment nachgewiesen. Man nutzte einen Kernreaktor als Antineutrinoquelle und einen Wassertank. Es wurde folgende Reaktionskette nachgewiesen: ν̄ + p → n + e+ (1) Daher ν̄ wechselwirkt mit einem Proton und man erhält ein Neutron und ein Positron als Zerfallsprodukt. Man detektierte die Photonen mit der mit der Energie von 511keV, welche bei der Positronelektronvernichtung entstehen. Die entstanden Neutronen kühlten durch Streuprozesse auf thermische Energie ab und sollten in gelöstem Cadnium einfangen werden. Bei der Einfangreaktion entsteht γ-Strahlung. Solare Neutrinos geben Info über Vorgänge in der Sonne! Wie funktioniert die Sonne? Wie alt ist die Sonne? Theorie: Kernfusion! Die Sonne besteht aus 75 Prozent Wasserstoff. ⇒ Zwei leichte Atome verschmelzen zu einem schwerem Atom! Diese Überlegung führte zur Proton-Proton-Reaktionskette. PP-Reaktionskette Problem! Trotz des enormen Drucks und der 15 Millionen Kelvin Kerntemperatur benötigen zwei H-Atome im Mittel 10 Milliarden Jahre, um zu Deuteron zu verschmelzen! Wie können dann Sterne Wasserstoff in nennenswerten Mengen verbrennen? Zwei Fakten erlauben es! Fakt 1: In der Quantenmechanik spricht man von dem sogenannten Tunneleffekt, der es erlaubt die Coulomb-Barriere zu untertunneln. Fakt 2: Eine unglaublich große Menge von Wasserstoffkernen in der Sonne. CNO-Zyklus (Hauptzyklus) CNO-Zyklus (Nebenzyklus) CNO-Zyklus Der CNO-Zyklus unterteilt sich in einen Haupt- und Nebenzyklus. Beim Hauptzyklus wirkt also der Kohlenstoff als eine Art Katalysator. Beim Nebenzyklus wirkt der Sauerstoff als Katalysator. ⇒ Fordert Spuren von C und O im Stern. Resultat Die Sonne verbraucht 600 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Sekunde. Sie nimmt also ständig an Masse ab. Man schätzt nach diesen Überlegungen einen Neutrinofluss von etwa 1044 Neutrinos pro Sekunde. Da Neutrinos anders als Photonen ungehindert aus der Sonne austreten können, sollte man diese ohne weiteres auf der Erde registrieren können. Neutrinodetectoren Ein riesiger Tank versehen mit unzähligen Detektoren. Eine Messung wird über Jahre gemacht. Man registriert die bei Kollisionen der Neutrino mit dem Zielmaterial entstehenden Photonen. Quellen http : //de.wikipedia.org/wiki/Neutrino Harald Lesch und Jörn Müller: Weißt du, wie die Sterne stehen. LBNE Fermilab: Neutrino Detector Aaron von Kamen Universität Bielefeld Sonne und Neutrinos
