Super-Kamiokande: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 5. Januar 2020, 12:37 Uhr

Photomultiplier, National Museum of Nature and Science, Tokyo

Super-Kamiokande (auch: Super-K) ist ein 1996 in Betrieb gegangener Neutrinodetektor^[1] nahe der japanischen Gemeinde Kamioka (heute Hida) und der Nachfolger des Detektors Kamiokande. Wie bei seinem Vorgänger hofft man, neben der Beobachtung von Neutrinos den Protonenzerfall zu beobachten. 1998 lieferten unter anderem Daten von Super-Kamiokande Hinweise auf die Neutrinooszillation.^[2] Außerdem ist der Detektor Teil des Supernova Early Warning Systems.

Der Detektor von Super-Kamiokande besteht aus einem Tank, der mit 50.000 Tonnen hochreinem Wasser gefüllt ist. In diesem Tank befinden sich 11.200 Photomultiplier des japanischen Herstellers Hamamatsu Photonics, welche die Tscherenkow-Strahlung von freien Elektronen und Myonen registrieren, die durch Wechselwirkung der Neutrinos mit den Wassermolekülen entstehen. Die Anlage befindet sich etwa 1000 Meter unter der Erdoberfläche, um die kosmische Strahlung abzuschirmen. Der Tank ist geteilt, im Zentrum befinden sich 32.000 Tonnen Wasser, 18.000 Tonnen befinden sich in einer Hülle um das Zentrum. Diese Hülle schirmt Radioaktivität aus dem umliegenden Gestein ab und hilft, Myonen aus der kosmischen Strahlung von Elektronen zu unterscheiden: Myonen können die Wand zwischen innerem und äußerem Tank durchdringen und werden so innen und außen beobachtet. Elektronen dagegen können die Wand im Allgemeinen nicht durchdringen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass es sich um ein Elektron handelt, welches erst im Tank erzeugt wurde, wenn Tscherenkow-Strahlung nur innen registriert wird.

Im November 2001 sind in einer Kettenreaktion einige tausend Photomultiplier implodiert.^[3] Der Schaden wurde danach vorerst provisorisch und 2006 komplett behoben, und Maßnahmen zur Vermeidung zukünftiger Photomultiplier-Ausfälle ergriffen.

Die Entwicklung begann Anfang der 1990er Jahre nach dem Erfolg von Kamiokande. Beteiligt waren auch US-Wissenschaftler (unter anderem mit Teilen des ausgelaufenen Irvine-Michigan-Brookhaven-Experiment).

Sprecher der Kollaboration und Direktor des Kamioka Observatoriums ist Yōichirō Suzuki. Leitender Wissenschaftler beim Nachweis der Neutrinooszillationen war Yōji Totsuka.

Die Kollaboration erhielt 1999 den Asahi-Preis.

Hyper-Kamiokande

Im Jahr 2011 wurden Pläne für einen Nachfolger des Super-Kamiokande namens Hyper-Kamiokande veröffentlicht. Im Sommer 2017 wurde das Hyper-Kamiokande Experiment in die MEXT Roadmap der japanischen Regierung aufgenommen.^[4] Erste Experimente sind für das Jahr 2026 vorgesehen.^[5]

Weblinks

Webseite des Super-Kamiokande-Experiments

Quellen

↑ Claus Grupen: Astroteilchenphysik: das Universum im Licht der kosmischen Strahlung. Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 2000, S. 68–84 – 6.2 Neutrino-Astronomie, ISBN 978-3528031589
↑ J. A. Thomas, P. L. Vahle (Herausgeber): Neutrino Oscillations: Present Status and Future Plans. World Scientific Pub Co, Singapore 2008, S. 19–43 – Chapter 2 – The Super-Kamiokande Experiment – by C.W. Walter, ISBN 978-9812771964
↑ Offizieller Bericht zum Zwischenfall von 2001 (PDF-Datei in engl.; 167 kB)
↑ The Hyper-Kamiokande Project is in the MEXT Large Projects Roadmap. hyper-k.org, 4. August 2017, abgerufen am 3. Februar 2018.
↑ arxiv:1704.05933.

36.416666666667137.3Koordinaten: 36° 25′ 0″ N, 137° 18′ 0″ O

[1] Claus Grupen: Astroteilchenphysik: das Universum im Licht der kosmischen Strahlung. Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 2000, S. 68–84 – 6.2 Neutrino-Astronomie, ISBN 978-3528031589

[2] J. A. Thomas, P. L. Vahle (Herausgeber): Neutrino Oscillations: Present Status and Future Plans. World Scientific Pub Co, Singapore 2008, S. 19–43 – Chapter 2 – The Super-Kamiokande Experiment – by C.W. Walter, ISBN 978-9812771964

[3] Offizieller Bericht zum Zwischenfall von 2001 (PDF-Datei in engl.; 167 kB)

[4] The Hyper-Kamiokande Project is in the MEXT Large Projects Roadmap. hyper-k.org, 4. August 2017, abgerufen am 3. Februar 2018.

[Roadmap2017-5] rxiv:1704.05933.

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-[[Datei:Neutrino detector - National Museum of Nature and Science, Tokyo - DSC07824.JPG|thumb|Photomultiplier, National Museum of Nature and Science, Tokyo]]
+[[Datei:Neutrino detector - National Museum of Nature and Science, Tokyo - DSC07824.JPG|mini|Photomultiplier, National Museum of Nature and Science, Tokyo]]
-'''Super-Kamiokande''' (auch: ''Super-K'') ist ein 1996 in Betrieb gegangener [[Neutrinodetektor]]<ref>Claus Grupen: ''Astroteilchenphysik: das Universum im Licht der kosmischen Strahlung.'' Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 2000, S.68–84 – ''6.2 Neutrino-Astronomie'', ISBN 978-3528031589</ref> nahe der [[japan]]ischen Gemeinde [[Kamioka (Gifu)|Kamioka]] (heute [[Hida]]) und der Nachfolger des Detektors [[Kamiokande]]. Wie bei seinem Vorgänger hofft man, neben der Beobachtung von [[Neutrino]]s den [[Protonenzerfall]] zu beobachten. 1998 lieferten unter anderem Daten von Super-Kamiokande Hinweise auf die [[Neutrinooszillation]].<ref>J. A. Thomas, P. L. Vahle (Herausgeber): ''Neutrino Oscillations: Present Status and Future Plans.'' World Scientific Pub Co, Singapore 2008, S.19–43 – ''Chapter 2 – The Super-Kamiokande Experiment – by C.W. Walter'', ISBN 978-9812771964</ref> Außerdem ist der Detektor Teil des [[Supernova Early Warning System]]s.
+'''Super-Kamiokande''' (auch: ''Super-K'') ist ein 1996 in Betrieb gegangener [[Neutrinodetektor]]<ref>Claus Grupen: ''Astroteilchenphysik: das Universum im Licht der kosmischen Strahlung.'' Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 2000, S. 68–84 – ''6.2 Neutrino-Astronomie'', ISBN 978-3528031589</ref> nahe der [[japan]]ischen Gemeinde [[Kamioka (Gifu)|Kamioka]] (heute [[Hida]]) und der Nachfolger des Detektors [[Kamiokande]]. Wie bei seinem Vorgänger hofft man, neben der Beobachtung von [[Neutrino]]s den [[Protonenzerfall]] zu beobachten. 1998 lieferten unter anderem Daten von Super-Kamiokande Hinweise auf die [[Neutrinooszillation]].<ref>J. A. Thomas, P. L. Vahle (Herausgeber): ''Neutrino Oscillations: Present Status and Future Plans.'' World Scientific Pub Co, Singapore 2008, S. 19–43 – ''Chapter 2 – The Super-Kamiokande Experiment – by C.W. Walter'', ISBN 978-9812771964</ref> Außerdem ist der Detektor Teil des [[Supernova Early Warning System]]s.
-Der Detektor von Super-Kamiokande besteht aus einem Tank, der mit 50.000 Tonnen [[Reinstwasser|hochreinem Wasser]] gefüllt ist. In diesem Tank befinden sich 11.200 [[Photomultiplier]] des japanischen Herstellers [[Hamamatsu Photonics]], welche die [[Tscherenkow-Strahlung]] von freien [[Elektron]]en und [[Myon]]en registrieren, die durch Wechselwirkung der [[Neutrino]]s mit den Wassermolekülen entstehen. Die Anlage befindet sich etwa 1000&nbsp;Meter unter der Erdoberfläche, um die [[kosmische Strahlung]] abzuschirmen. Der Tank ist geteilt, im Zentrum befinden sich 32.000 Tonnen Wasser, 18.000 Tonnen befinden sich in einer Hülle um das Zentrum. Diese Hülle schirmt [[Radioaktivität]] aus dem umliegenden Gestein ab und hilft, [[Myon]]en aus der kosmischen Strahlung von Elektronen zu unterscheiden: Myonen können die Wand zwischen innerem und äußerem Tank durchdringen und werden so innen und außen beobachtet. Elektronen dagegen können die Wand im Allgemeinen nicht durchdringen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass es sich um ein Elektron handelt, welches erst im Tank erzeugt wurde, wenn Tscherenkow-Strahlung nur innen registriert wird.
+Der Detektor von Super-Kamiokande besteht aus einem Tank, der mit 50.000 Tonnen [[Reinstwasser|hochreinem Wasser]] gefüllt ist. In diesem Tank befinden sich 11.200 [[Photomultiplier]] des japanischen Herstellers [[Hamamatsu Photonics]], welche die [[Tscherenkow-Strahlung]] von freien [[Elektron]]en und [[Myon]]en registrieren, die durch Wechselwirkung der [[Neutrino]]s mit den Wassermolekülen entstehen. Die Anlage befindet sich etwa 1000&nbsp;Meter unter der Erdoberfläche, um die [[kosmische Strahlung]] abzuschirmen. Der Tank ist geteilt, im Zentrum befinden sich 32.000 Tonnen Wasser, 18.000 Tonnen befinden sich in einer Hülle um das Zentrum. Diese Hülle schirmt [[Radioaktivität]] aus dem umliegenden Gestein ab und hilft, Myonen aus der kosmischen Strahlung von Elektronen zu unterscheiden: Myonen können die Wand zwischen innerem und äußerem Tank durchdringen und werden so innen und außen beobachtet. Elektronen dagegen können die Wand im Allgemeinen nicht durchdringen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass es sich um ein Elektron handelt, welches erst im Tank erzeugt wurde, wenn Tscherenkow-Strahlung nur innen registriert wird.
 Im November 2001 sind in einer Kettenreaktion einige tausend Photomultiplier implodiert.<ref>[http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/cause-committee/1st/report-nov22e.pdf Offizieller Bericht zum Zwischenfall von 2001] (PDF-Datei in engl.; 167&nbsp;kB)</ref> Der Schaden wurde danach vorerst provisorisch und 2006 komplett behoben, und Maßnahmen zur Vermeidung zukünftiger Photomultiplier-Ausfälle ergriffen.
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 Sprecher der Kollaboration und Direktor des Kamioka Observatoriums ist [[Yōichirō Suzuki]]. Leitender Wissenschaftler beim Nachweis der Neutrinooszillationen war [[Yōji Totsuka]].
 Die Kollaboration erhielt 1999 den [[Asahi-Preis]].
 == Hyper-Kamiokande ==
-Im Jahr 2011 wurden Pläne für einen Nachfolger des Super-Kamiokande veröffentlicht. Der Hyper-Kamiokande genannte Detektor soll aus zwei Tanks mit insgesamt fast einer Million Tonnen Wasser bestehen.<ref>The Hyper-Kamiokande Working Group (Abe et al.): [http://arxiv.org/abs/1109.3262 Letter of Intent: The Hyper-Kamiokande Experiment — Detector Design and Physics Potential —]. 15. September 2011, abgerufen am 16. April 2014.</ref> Der Bau der Anlage soll im Jahr 2016 beginnen.{{Zukunft|2016}} (Stand: Juni 2013)<ref>Masato Shiozawa: [http://indico.ipmu.jp/indico/contributionDisplay.py?contribId=0&sessionId=1&confId=23 Vortrag beim ''3rd Open Meeting for the Hyper-Kamiokande Project'']. (Siehe Zeitplan auf S. 3 der [http://indico.ipmu.jp/indico/getFile.py/access?contribId=0&sessionId=1&resId=0&materialId=slides&confId=23 Präsentation]) 21. Juni 2013, abgerufen am 16. April 2014.</ref>
+Im Jahr 2011 wurden Pläne für einen Nachfolger des Super-Kamiokande namens [[Hyper-Kamiokande]] veröffentlicht. Im Sommer 2017 wurde das Hyper-Kamiokande Experiment in die ''MEXT Roadmap'' der japanischen Regierung aufgenommen.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.hyperk.org/?p=295 |datum=2017-08-04 |titel=The Hyper-Kamiokande Project is in the MEXT Large Projects Roadmap |hrsg=hyper-k.org |zugriff=2018-02-03}}</ref> Erste Experimente sind für das Jahr 2026 {{Zukunft|2026}} vorgesehen.<ref name="Roadmap2017">{{arXiv|1704.05933}}.</ref>
 == Weblinks ==
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 {{SORTIERUNG:Superkamiokande}}
 [[Kategorie:Bodengebundenes Observatorium]]
-[[Kategorie:Neutrino-Experiment]]
+[[Kategorie:Neutrino-Observatorium]]
 [[Kategorie:Wissenschaft und Forschung in Japan]]
 [[Kategorie:Bauwerk in der Präfektur Gifu]]
 [[Kategorie:Erbaut in den 1990er Jahren]]
 [[Kategorie:Bildung in der Präfektur Gifu]]
+[[Kategorie:Hida]]