Die Argonfüllung von ProtoDUNE ist im Gange, ein wichtiger Schritt in Richtung der nächsten Ära der Neutrinoforschung

Die CERN-Neutrino-Plattform beherbergt einen Prototyp des Deep Underground Neutrino Experiments (DUNE), bekannt als ProtoDUNE, mit dem Technologien getestet und validiert werden sollen, die beim Aufbau des DUNE-Experiments in den Vereinigten Staaten angewendet werden.

Vor kurzem trat ProtoDUNE in eine entscheidende Phase ein: die Befüllung eines seiner beiden Flüssigargon-Partikeldetektoren. Das Befüllen eines solchen Detektors dauert fast zwei Monate, denn die Kammer ist gigantisch – fast so groß wie ein dreistöckiges Gebäude. Der zweite ProtoDUNE-Detektor wird im Herbst in Betrieb genommen.

ProtoDUNE wird den Protonenstrahl des Super Proton Synchrotrons nutzen, um die Erkennung geladener Teilchen zu testen. Dieser mit Argon gefüllte Detektor wird für die Prüfung der Detektorreaktion in der nächsten Ära der Neutrinoforschung von entscheidender Bedeutung sein. Aufgrund seiner inerten Beschaffenheit wird in DUNE flüssiges Argon verwendet, das eine saubere Umgebung für präzise Messungen bietet.

Wenn ein Neutrino mit Argon wechselwirkt, erzeugt es geladene Teilchen, die Atome ionisieren, sodass Wissenschaftler Neutrino-Wechselwirkungen erkennen und untersuchen können. Darüber hinaus verbessern die Dichte von flüssigem Argon und die hohe Effizienz des Szintillationslichts die Erkennung dieser Wechselwirkungen, was es zu einem idealen Medium für Neutrino-Experimente macht.

Interessanterweise erscheint das Innere des teilweise gefüllten Detektors nun grün statt der üblichen goldenen Farbe. Denn wenn normales LED-Licht im Inneren des Metallkryostaten reflektiert wird, dringt das Licht durch das flüssige Argon und die Wellenlänge der Photonen wird verschoben, wodurch ein sichtbarer grüner Effekt entsteht.

Der DUNE-Ferndetektor, der etwa 20-mal größer sein wird als der protoDUNE, wird in den Vereinigten Staaten gebaut. DUNE wird einen Neutrinostrahl vom Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) in der Nähe von Chicago, Illinois, über mehr als 1.300 Kilometer um die Erde zu Neutrinodetektoren schicken, die sich 1,5 km unter der Erde in der Sanford Underground Research Facility (SURF) in Sanford, South Dakota befinden.