MINIDEX

Das Experiment MINIDEX (Muon-Induced Neutron Indirect Detection EXperiment) wurde für die Messung von myoneninduzierten Neutronen konzipiert.

In der Natur werden hochenergetische Myonen hauptsächlich dann erzeugt, wenn sehr hoch energetische kosmische Strahlen, meist Protonen, auf die obere Atmosphäre aufprallen. Die dort erzeugten Myonen haben ausreichend Energie, um tief in die Erde einzudringen und einige erreichen auch die tiefsten Laboratorien. Sie können mit den Materialien in und um die Experimente herum wechselwirken. Die dabei entstehenden Teilchenschauer enthalten Neutronen, die wiederum im Experiment lokal Energie deponieren können. Das kann zu einem Untergrundsignal führen.

Die Produktionsraten von Neutronen in schweren Elementen sind nicht gut bekannt. Aber sie sind wichtig, wenn man Vorhersagen treffen will, was die Untergrundrate in einem neuen Experiment sein wird. Die Myonen wechselwirken im Fels um das Laboratorium und in allen Strukturen um und im Experiment. Dabei sind besonders Komponenten aus Blei, Kupfer und Stahl wichtig.

MINIDEX ist ein Kasten, dessen Wände aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Wände sollen Myonen zum Wechselwirken reizen. Die produzierten Myonen werden im Inneren von MINIDEX in Wasser gebremst und eingefangen. Beim jedem Einfang endsteht ein Gamma mit einer charakteristischen Energie von 2,2 Megaelektronenvolt. Die Gammas werden in zwei kommerziellen Germaniumdetektoren nachgewiesen. Diese Detektoren werden elektrisch gekühlt, so dass das Experiment keine Betreuung benötigt und von München aus ferngesteuert im Untergrundlabor der Universität Tübingen betrieben werden kann.

Die ersten Resultate zur Produktion von Neutronen in Blei wurden bereits veröffentlicht. Die gemessene Produktionsrate ist dreimal so hoch wie gemäß der Monte Carlo-Simulationen erwartet. Im Moment werden Daten für die Produktion in Kupfer analysiert. MINIDEX wird für viele Jahre mit unterschiedlichen Materialien laufen. Eventuell wird das Experiment später auch noch in einem Labor mit anderer Tiefe betrieben werden.