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Das GERDA-Experiment

Im GERDA-Experiment wird erforscht, ob das Neutrino sein eigenes Antiteilchen ist. Gesucht wird nach dem sogenannten neutrinolosen doppelten Beta-Zerfall, der bisher noch nicht beobachtet wurde. Ein Isotop, der diesen extrem seltenen radioaktiven Zerfall zeigen könnte, ist Germanium-76. Daher basiert das Experiment auf Germaniumdetektoren, die mit diesem Isotop angereichert sind.

Beim neutrinolosen doppelten Beta-Zerfall wandeln sich zwei Neutronen in zwei Protonen und zwei Elektronen um. Dabei werden auch zwei Neutrinos freigesetzt, die sich aber gegenseitig auslöschen können – vorausgesetzt, sie sind ihre eigenen Antiteilchen. Also existiert dieser Zerfall nur, wenn

•    Neutrinos und ihre Antiteilchen identisch sind
•    und eine Masse haben.

Im GERDA-Experiment sind insgesamt 36 Kilogramm an Detektormaterial verbaut. Dies entspricht insgesamt circa 1026 Germanium-76-Kernen. Mit dieser Anzahl von Kernen sollte der Zerfall in wenigen Jahren nachweisbar sein, wenn seine Halbwertzeit 1026 Jahre oder weniger beträgt.

Misst GERDA einige der hypothetischen und extrem seltenen Zerfälle, wäre das eine mögliche Antwort auf die Frage: Warum im Universum zwar Materie, aber keine Antimaterie mehr zu finden ist – der Schlüssel zu unserer Existenz. Außerdem könnten die Physiker Rückschlüsse auf die Masse der Neutrinos schließen.

Extrem strahlungsarme Umgebung im Untergrund

Da der neutrinolose doppelte Beta-Zerfall so selten ist, muss das GERDA-Experiment bestmöglich von störenden Einflüssen geschützt werden. Daher befindet es sich im Gran Sasso-Untergrundlabor in Italien, wo 1,4 Kilometer Berggestein GERDA vor kosmischer Strahlung aus dem All abschirmt.

Zusätzlich befinden sich die Germaniumdetektoren in einer extrem sauberen Umgebung: in einem mit flüssigem Argon gefüllten Tank aus speziell ausgesuchtem Stahl mit sehr niedriger Strahlungsrate. Dieser Behälter wiederum ist in einen mit hochreinem Wasser gefüllten Tank von zehn Metern Durchmessern eingelassen.

Die GERDA-Kollaboration besteht aus etwa 120 Mitgliedern aus 16 Instituten in sechs europäischen Ländern, darunter die Max-Planck-Institute für Physik (MPP) und Kernphysik. Die GERDA-Gruppe am MPP war für den Bau des Reinraums über dem Kryostaten und für die Entwicklung und den Bau der Infrastruktur verantwortlich, mit der die Detektoren in den Argon-Tank versenkt werden, das so genannte Schleusensystem.

Mehr Informationen zur Gruppe "GERDA"

Aktuelle Meldungen

18.12.2020

Suche nach dem neutrinolosen Doppelbeta-Zerfall wird mit neuem LEGEND-Experiment fortgesetzt

Endgültige Ergebnisse und Abschied vom GERDA-Experiment

Die letzten Messungen des GERDA Experiments wurden im Jahr 2020 ausgewertet und veröffentlicht. Hier eine Aufnahme von der Einweihung des GERDA-Experiments im Jahr 2010. (Foto: MPP)

Die Zeit des GERDA-Experiments zum Nachweis des neutrinolosen doppelten Betazerfalls geht zu Ende. Der Forschungsverbund hat den vollen Datensatz, den das Experiment geliefert hat, nun ausgewertet und in Physical Review Letters veröffentlicht. Auch wenn kein Signal gefunden wurde, hat das Experiment…

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06.09.2019
Blick in den Argontank von GERDA, in den der Aufbau aus Germaniumdetektoren und Argonveto mit einem speziellen “Aufzug” eingelassen wird. (Foto: GERDA Collaboration)

Seit 2010 fahndet das GERDA-Experiment nach einem sehr, sehr seltenen radioaktiven Zerfall: dem neutrinolosen doppelten Beta-Zerfall, mit dem sich gleich mehrere altbekannte Physikprobleme, zum Beispiel die Frage der Neutrinomasse, lösen ließen. Wie die aktuellen, jetzt in Science veröffentlichten…

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04.04.2017
Vorbereitung des GERDA-Experiments: Die Detektoren werden in den mit flüssigen Argon gefüllten Tank abgesenkt - Blick von oben.

Bei der Suche nach dem neutrinolosen doppelten Beta-(0nßß-)Zerfall haben Wissenschaftler einen bedeutenden Fortschritt erzielt. Wie Nature berichtet, ließ sich am GERDA-Experiment der Strahlungsuntergrund so weit reduzieren, dass es praktisch keine Störsignale mehr gibt. Sollten die…

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11.07.2016
Blick von unten ins GERDA-Experiment: Zu sehen sind die Stränge aus Germaniumdioden und die Abschirmung.

Ist das Neutrino sein eigenes Antiteilchen? Wie groß ist die Masse der Neutrinos? Auf diese Fragen wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des GERDA-Experiments eine Antwort finden. Die ersten Ergebnisse der im Dezember gestarteten zweiten Messphase wurden kürzlich auf der Konferenz…

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01.02.2016

Stefan Schönert, Professor für Experimentelle Astroteilchenphysik an der Technischen Universität München (TUM), ist seit kurzem Max Planck Fellow am MPP, wo er im Bereich Dunkle Materie und Neutrinophysik forschen wird. Das Fellow-Programm der Max-Planck-Gesellschaft hat das Ziel, die Zusammenarbeit…

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Gruppenmitglieder

Name Funktion Durchwahl Büro www

Caldwell, Allen, Prof. Dr.

Director 529 212

Gooch, Christopher

Engineering 242 115

Kuehnemann, Lukas

Student 242 115

Majorovits, Béla, PD Dr.

Scientist 262 118

Manzanillas, Luis

Postdoc 280 135

Schulz, Oliver, Dr.

Scientist 521 113

Wacker, Ina

Secretary 207 213

Zsigmond, Anna Julia, Dr.

Postdoc 337 116

Schlüsselpublikationen

Improved Limit on Neutrinoless Double-β Decay of 76Ge from GERDA Phase II
GERDA Collaboration
Phys. Rev. Lett. 120 (2018) 132503
arXiv:1803.11100

Upgrade for Phase II of the Gerda experiment
GERDA Collaboration
Eur. Phys. J. C78 (2018) 388
arXiv:1711.01452

Background-free search for neutrinoless double-β decay of 76Ge with GERDA
GERDA Collaboration
Nature 544 (2017) 47
arXiv:1703.00570

Limits on uranium and thorium bulk content in GERDA Phase I detectors
GERDA Collaboration
Astropart. Phys. 91 (2017) 15
arXiv:1611.06884