BOREXINO: Live-Aufnahmen aus dem Herzen der Sonne

Stefan SchönertMPIK HeidelbergPamS 25.April 2008

Wie produziert die Sonne ihre Energie?Warum scheint die Sonne ?

Chemische Energie ?Sonne aus Steinkohle ~5000 Jahre

Gravitation ?Sonne zieht sich zusammen (Helmolz, Kelvin) ~10 Millionen Jahre

Kernfusion !Umwandlung von Wasserstoff in Helium

im Inneren der Sonne (Bethe, v. Weizsäcker) ~ 10 Milliarden Jahre

“Durchleuchtung” der Sonne ?

Röntgenaufnahme aufgenommen von Conrad Röntgen am 23. Januar 1896

Strahlungsquelle

Detektor

mhh… Strahlungsart? Quelle? Detektor?

Strahlung aus dem Inneren der Sonne

Nachweis der Gamma-Strahlung aus radioaktiven Zerfaellen im Inneren des Gehirns (PET)

Detektor

Sonne

Neutrinos aus der Sonne

Hans Bethe (geb. 1906, Nobelpreis Hans Bethe (geb. 1906, Nobelpreis 1976)1976)pp Reaktionsketten (1938)pp Reaktionsketten (1938)

Hans Bethe (geb. 1906, Nobelpreis Hans Bethe (geb. 1906, Nobelpreis 1976)1976)pp Reaktionsketten (1938)pp Reaktionsketten (1938)

ppppReaktions-Reaktions-

kettenkettenEnergieEnergie

HeliumHelium

Sonnenabstrahlung: 98 % LichtSonnenabstrahlung: 98 % Licht 2 % Neutrinos2 % Neutrinos

(Hier(Hier 6666 MilliardenMilliarden Neutrinos/cmNeutrinos/cm22 sec)sec)

Sonnenabstrahlung: 98 % LichtSonnenabstrahlung: 98 % Licht 2 % Neutrinos2 % Neutrinos

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8,3 Lichtminuten8,3 Lichtminuten8,3 Lichtminuten8,3 Lichtminuten

•66 Milliarden Neutrinos/cm2 sec auf der Erde•Neutrino als Sonde zum Studium der Kernprozesse im Inneren der Sonne•Sonne: Quelle zum Studium

von Neutrinooszillationen

Der Proton-Proton Zyklus

10000 : 800 : 1

Das Energiespektrum der Sonnen-Neutrinos

Neutrinonachweis

e-

Neutrino überträgt Energie auf ein Elektron, die in einem Detektor nachgewiesen wird

Energieverteilung der „gestoßenen“ Elektronen

Energieverteilung der gestreuten Elektronen

Energieverteilung der Neutrinos

Aber nur 75 Ereignisse pro Tag in 100 Tonnen!!!

Ähnlich wie Compton Streuung von Gammas

Borexino

14 Meter

BOREXINO im italienischen Gran Sasso Underground Laborator (~120 km von Rom entfernt)

Borexino Detector and Plants

External Labs

Wassertank zur Abschirmung

Stahlkugel mit 14 m Durchmesser

Counting Test Facility

Wasser Reinigung

Szintillatortanks

2200 Photovervielfacher

Nachweis von einzelnen Photonen

Die erste Messung direkted 7Be Neutrinos

7Be- Rate: 47 ± 7STAT ± 12SYS c/d/100 t

Sonnenmodell Vorhersage: 75 ± 4 c/d/100 t

Mischung von Neutrinos verschiedener Masse

Elektron-Elektron-NeutrinoNeutrino

NeutrinoNeutrinoMasse mMasse m11

NeutrinoNeutrinoMasse mMasse m22

Neutrino-Ausbreitung als WellenphänomenNeutrino-Ausbreitung als Wellenphänomen(Welle-Teilchen-Dualismus)(Welle-Teilchen-Dualismus)

Masse mMasse m11

Masse mMasse m2 2 m m11

Masse mMasse m11

Masse mMasse m2 2 m m11

Masse mMasse m11

Masse mMasse m2 2 m m11

Masse mMasse m11

Masse mMasse m2 2 m m11

Masse mMasse m11

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Georg

Raff

elt

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OszillationslängeOszillationslänge

21

22 mm

E4

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Neutrino-Oszillationen

Neutrino-Oszillationen

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OszillationslängeOszillationslänge

21

22 mm

E4

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22 mm

E4

Bruno PontecorvoBruno Pontecorvo(1913 – 1993)(1913 – 1993)

„„Erfinder” der NeutrinooszillationenErfinder” der Neutrinooszillationen

Bruno PontecorvoBruno Pontecorvo(1913 – 1993)(1913 – 1993)

„„Erfinder” der NeutrinooszillationenErfinder” der Neutrinooszillationen

Zukuenftige Messungen in Borexino

Be-7, Pep-, CNO Neutrinos

Anti-neutrinos aus dem Inneren der Erde

Reaktor-Neutrinos

Super-Novae Neutrions