Neutrinos - im Netz der Wissenschaft

Spurengas-Analysatoren von Tiger Optics überwachen Kontaminationen bei der weltweiten Jagd auf die subatomaren Partikel

(PresseBox) (Warrington, PA, ) Neutrinos, die winzigen, bis ins vorige Jahrhundert unbekannten subatomaren Teilchen, faszinieren die Wissenschaft durch ihre Ungreifbarkeit ebenso, wie durch ihr großes theoretisches Potenzial. Forscherteams rund um die Welt versuchen derzeit, ihnen mit riesigen, höchst präzise errichteten Fallen beweiskräftig auf die Spur zu kommen - in der Hoffnung, eines der letzten Geheimnisse unseres Universums zu entschlüsseln.

Tiger Optics LLC, ein führender Hersteller am Weltmarkt von Spurengas-Analysatoren, beteiligt sich mit seiner Expertise in der Detektion von Spurengasen an der Jagd auf die bislang spukhaften Partikel.

Die Schwierigkeit im Nachweis von Neutrinos besteht darin, dass sie elektrisch neutral sind. Sie breiten sich über große Distanzen und mit großer Geschwindigkeit aus, auch in fester Materie. Die Forscher brennen darauf, Neutrinos zur Erforschung von Himmelskörpern einzusetzen - etwa des Kerns unserer Sonne, um einen besonders prominenten Fall zu nennen. Das sind Phänomene, die nicht durch Licht oder Radiowellen beobachtet und analysiert werden können. Neutrinos wären zum Entschlüsseln der fundamentalen Gesetze der Physik von großem Nutzen.

Mehrere führende Forschungslabors der Teilchenphysik, wie das Fermi National Accelerator Laboratory im US-Bundesstaat Illinois, verwenden in ihren Versuchsaufbauten bereits Spurengas-Analysatoren wie LaserTrace und Halo von Tiger Optics. Sie überwachen damit den Gehalt an Sauerstoff und Feuchte in den gasförmigen Detektormedien, die zum Aufspüren der spukhaften Neutrinos eingesetzt werden.

Eines der Detektionsverfahren für Neutrinos nutzt eine riesige Kammer, in deren Inneren sich ein Netz von Detektorkabeln in einem elektrischen Feld befindet - umgeben von einer großen Menge von flüssigem Argon.

Solche Messkammern, "Liquid-argon Time-projection Chambers" (LArTPC) genannt, werden tief unter der Erdoberfläche installiert. Das soll den störenden Einfluss der kosmischen Hintergrundstrahlung aus dem Weltraum vermindern.

Wenn ein Neutrino diese Messkammer durchquert, interagiert es idealerweise mit dem Kern eines Argonatoms. Dabei entsteht eine Reihe geladener Teilchen. Diese wiederum erzeugen Elektronen, die sich in dem in der Messkammer vorhandenen elektrischen Feld bewegen und vom Netz der Messkabel eingefangen werden. Über die daraus resultierenden elektrischen Signale lässt sich eine detaillierte 3D-Rekonstruktion der Interaktion mit dem Neutrino erstellen.

Auf dieses bildgebende Verfahren haben elektro-negative Verunreinigungen im flüssigen Argon, etwa durch Wasserdampf und Sauerstoff, einen stark störenden Einfluss - sogar in geringsten Konzentrationen. Denn derartige Spurengase fangen die entstehenden Elektronen ein, bevor sie die Detektordrähte erreichen und gemessen werden können.

Um das zu vermeiden, setzen die Forscher hochempfindliche Spurengas-Analysatoren ein. Das Team bei Fermilab verwendet die Halo und LaserTrace Instrumente von Tiger Optics und überwacht damit die Abscheidung von Wasserdampf aus den Detektorelementen oberhalb des flüssigen Argons. Tigers LaserTrace Instrumente werden auch in der Überwachung des Sauerstoffgehalts im gasförmigen und flüssigen Argon eingesetzt.

"Wir sind stolz auf unsere Rolle beim Aufbruch der Wissenschaften zu ihren äußersten Grenzen" sagt Lisa Bergson, Gründer und CEO von Tiger Optics. "Die Jagd auf das Neutrino ist ein Beispiel für unsere Mission."

Tiger Optics LLC

Tiger Optics LLC produziert hoch leistungsfähige, Laser-basierte Gasanalysatoren, die auf Clean-Tech-Prinzipien basieren und diese fördern. Die von Tiger angebotenen Geräte unterstützen den schnelleren Durchsatz von Fertigungen mit geringeren Abfallmengen. Mehr als 1000 der robusten Geräte von Tiger sind bislang in anspruchsvollen Messumgebungen, wie Halbleiterfertigung, Gaserzeugung, Chemieindustrie und in den metrologischen Instituten von mehr als einem Dutzend Ländern im Einsatz. Weitere Informationen: http://www.tigeroptics.com.

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