DONUT

DONUT war ein Experiment am Fermilab, mit dem es im Jahr 2000 erstmals gelang, das Tau-Neutrino ($\nu _{\tau }$) nachzuweisen. DONUT steht für Direct Observation of the NU Tau. Das Experiment wurde in Zusammenarbeit von 13 Forschungseinrichtungen realisiert.

DONUT neutrino detector

Erzeugung des Strahls

Zur Erzeugung des $\tau$-Neutrinostrahls wurden hochenergetische Protonen auf einen Wolframblock geschossen, wodurch unter anderem $\tau$-Neutrinos entstehen. Hierbei entstehen die $\tau$-Neutrinos durch den Zerfall sogenannter $D_{s}$-Mesonen in ein $\tau$ und ein ${\bar {\nu _{\tau }}}$. Das $\tau$ zerfällt dann weiter unter Erzeugung von $\tau$-Neutrinos. Da Neutrinos nur schwach wechselwirken, können sie leicht weitere Abschirmungen passieren, während andere Teilchen aus dem Strahl gefiltert werden. Im DONUT-Experiment war diese Abschirmung 15 Meter dick.

Aufbau des Detektors

Der Detektor des DONUT-Experiments ist etwa 15 Meter lang. Sein wichtigster Bestandteil sind die vier Module mit Emulsionsplatten, die zur Messung der Teilchenspuren benutzt wurden. Besonderes Interesse galt dabei den Spuren der $\tau$-Leptonen und deren Zerfall in ein geladenes Teilchen plus Rest – sogenannte Kinks. Die restlichen Teile des Detektors dienten im Wesentlichen als Trigger und zur Vorselektierung der Ereignisse.

Quellen

• Experimentbeschreibung des Fermilab
• Vortrag von Byron Lundberg anlässlich der ersten $\nu _{\tau }$ Hinweise