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KIP - Tieftemperatur-Teilchendetektoren - Atom- und Kernphysik

Atom- und Kernphysik

Auch in der Atom- und Kernphysik gibt es vielfältige Anwendungen von Tieftemperaturdetektoren. Hierzu zählt die Suche nach seltenen Zerfällen, wie dem sogenannten neutrinolosen Doppelbetazerfall (Abb 1). Die Beobachtung solcher Ereignisse würde Rückschlüsse auf die Ruhemasse der Elektron-Neutrinos erlauben. Die bisherigen Resultate geben zumindest eine untere Grenze für die Halbwertszeit des neutrinolosen Doppelbetazerfall an und somit eine obere Grenze für die Neutrinomasse. Eine vergleichbare Zielsetzung hat die Beta-Endpunkt-Spektroskopie bei der, das Spektrum der emittierten Elektronen am oberen Ende genau untersucht wird.

University of Zaragoza, Spanien

INFN, Mailand, Italien)

INFN, Genova, Italien

Abb. 1: Suche nach dem neutrinolosen Doppelbeta-Zerfall am Beispiel von ¹³⁰Te .

Einen ganz anderen Hintergrund haben Messungen, der Lamb-Verschiebung von superschweren wasserstoffähnlichen Systemen, wie U⁹¹⁺ die bei der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt durchführt werden. Von genauen Messungen der Lamb-Verschiebung erhofft man sich Einsichten über Terme höherer Ordnung in der Quantenfeldtheorie. Abb. 2 zeigt des Niveauschema von U⁹¹⁺ und eine Messung der relevanten Übergänge mit hilfe von konventionellen Ionisationsdetektoren. Es besteht die Hoffnung, dass die Auflösung diese Messung mit Hilfe von Tieftemperaturdetektoren mindestens um einen Faktor 10 gesteigert werden kann.

GSI, Darmstadt

Abb. 2: Niveauschema von U⁹¹⁺ und das entsprechende Spektrum aufgenommen mit konventionellen Ionisationsdetektoren.