GALEKS
GALLEX lub Gallium Experiment był radiochemicznym eksperymentem wykrywania neutrin , który prowadzono w latach 1991-1997 w Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Projekt ten został zrealizowany w ramach międzynarodowej współpracy francuskich, niemieckich, włoskich, izraelskich, polskich i amerykańskich naukowców pod kierownictwem Max -Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg. Po krótkiej przerwie eksperyment kontynuowano pod nową nazwą GNO ( Galium Neutrino Observatory ) od maja 1998 do kwietnia 2003.
Został zaprojektowany do wykrywania neutrin słonecznych i potwierdzania teorii związanych z mechanizmem wytwarzania energii przez Słońce . Przed tym eksperymentem (i eksperymentem SAGE ) nie było obserwacji neutrin słonecznych o niskiej energii.
Lokalizacja
Główne komponenty eksperymentu, zbiornik i liczniki, znajdowały się w podziemnym laboratorium astrofizycznym Laboratori Nazionali del Gran Sasso we włoskiej prowincji Abruzja, w pobliżu L' Aquila , wewnątrz góry Gran Sasso o wysokości 2912 metrów . Jego położenie pod skałą o głębokości równej 3200 m wody było ważne dla osłony przed promieniowaniem kosmicznym . Do laboratorium można dojechać autostradą A-24, która biegnie przez górę.
Detektor
o powierzchni 54 m 3 napełniono 101 ton roztworu trójchlorku galu - kwasu solnego , który zawierał 30,3 ton galu. Gal w tym roztworze działał jako cel dla reakcji jądrowej wywołanej neutrinami , która przekształciła go w german w następującej reakcji:
- ν mi + 71 Ga → 71 Ge + mi - .
Próg wykrycia neutrin w tej reakcji jest bardzo niski (233,2 keV), i to jest również powód, dla którego wybrano gal: inne reakcje (jak chlor -37) mają wyższe progi i dlatego nie są w stanie wykryć neutrin o niskiej energii. W rzeczywistości niski próg energetyczny sprawia, że reakcja z galem jest odpowiednia do wykrywania neutrin emitowanych w początkowej reakcji syntezy protonów reakcji łańcuchowej proton-proton , które mają maksymalną energię 420 keV.
Wytworzony german-71 został chemicznie wyekstrahowany z detektora i przekształcony w german ( 71 GeH 4 ). Jego rozpad, z okresem półtrwania wynoszącym 11,43 dni, został wykryty przez liczniki. Każdemu wykrytemu rozpadowi odpowiadało jedno wykryte neutrino.
Wyniki
W latach 1991-1997 detektor zmierzył szybkość wychwytywania 73,1 SNU ( jednostek neutrin słonecznych ). Kontynuacja eksperymentu GNO wykazała szybkość przechwytywania 62,9.
Szybkość neutrin wykrytych w tym eksperymencie nie zgadzała się ze standardowymi przewidywaniami modelu słonecznego . Dzięki zastosowaniu galu był to pierwszy eksperyment, w którym obserwowano słoneczne początkowe neutrina pp. Kolejnym ważnym wynikiem było wykrycie mniejszej liczby neutrin niż przewidywał model standardowy ( problem neutrin słonecznych ). Po kalibracji detektora ilość nie uległa zmianie. Ta rozbieżność została później wyjaśniona: takie radiochemiczne detektory neutrin są czułe tylko na neutrina elektronowe, a nie na neutrina mionowe czy neutrina taonowe , stąd oscylacja neutrin neutrin elektronowych emitowanych ze Słońca i podróżujących do Ziemi odpowiada za rozbieżność.
Inne eksperymenty
Pierwsza detekcja neutrin słonecznych, Homestake Experiment , wykorzystywała chlor -37 do wykrywania neutrin o energiach do 814 keV.
Po zakończeniu GALLEX, w kwietniu 1998 r., w LNGS rozpoczęto jego następcę, projekt Gallium Neutrino Observatory lub GNO. Projekt trwał do 2003 r.
Podobnym eksperymentem wykrywającym neutrina słoneczne przy użyciu ciekłego galu-71 był rosyjsko-amerykański eksperyment galowy SAGE .