Limitations of next generation neutrinoless double beta-decay germanium experiments
Autor:
Majorovits, Béla Alexander
Jahr:
2012
Dokumenttyp:
Habilitation
Institution:
Fakultät für Physik
Sprache:
en
Fachgebiet:
PHY Physik
Kurzfassung:
High Purity Germanium (HPGe) Detektoren sind sehr empfindliche Messgeräte, um nach seltenen Ereignissen, wie z.B. dem neutrinolosen Doppelbetazerfall (0νββ-Zerfall) oder der Wechselwirkung von WIMP dunkler Materie mit Atomkernen zu suchen. Die nächste Generation von 0νββ-Zerfalls Experimenten soll eine Empfindlichkeit haben, um zwischen normaler und invertierter Neutrinomassenhierarchie unterscheiden zu können. Hierzu muss eine Empfindlichkeit auf die Majorana-Neutrinomasse von 10meV erreicht werden. Die Detektormasse muss auf ca. 1 t 76Ge erhöht und gleichzeitig der Untergrund im relevanten Energiebereich auf ca. 10-5 Ereignisse (kg Jahr keV) reduziert werden. Es werden generelle Designkriterien für HPGe Experimente vorgestellt und diskutiert. Die wichtigsten bekannten Quellen für Untergrundstrahlung werden aufgelistet und diskutiert. Es werden Strategien vorgestellt, wie diese Störstrahlungen weiter reduziert bzw. als Untergrund erkannt werden können. Einige Untergrundkomponenten, die nicht vermieden werden können oder für deren Vermeidung bzw. Erkennung weitere Verbesserung nötig sind, werden im Detail besprochen. Es wird aufgezeigt, dass noch Forschung und Entwicklung zur Untergrunderkennung und -reduktion betrieben werden muss, um die angestrebte Sensitivität zukünftiger HPGe Experimente zu erreichen.