GALLEX
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GALLEXあるいはGallium Experimentは1991年から1997年までグラン・サッソ国立研究所(LNGS)で稼働していた放射化学ニュートリノ検出器である。1998年から2003年まで、GNO (Gallium Neutrino Observatory)として実験が継続された。このプロジェクトはハイデルベルクのマックス・プランク核物理学研究所が主導するフランス、ドイツ、イタリア、イスラエル、ポーランドそして米国の研究者の国際共同研究グループによって実施された。
この検出器は太陽ニュートリノを検出し、太陽エネルギー創出のメカニズムに関する理論を証明するために設計された。この実験(そして同時期に行われたSAGE実験)より前には、低エネルギー太陽ニュートリノは観測されたことがなかった。
検出器
54m3の検出器タンクが30.3トンのガリウムを含む101トンの三塩化ガリウム-塩酸溶液で満たされた。この溶液中のガリウムがニュートリノ起因の原子核反応の標的として働き、以下の反応によってゲルマニウムに変化する。
- ν
e
この反応によるニュートリノ検出の閾値は233.2keVであり、これもガリウムを選択した理由である。その他の反応(塩素-37による反応など)はより高い閾値を持ち、低エネルギーのニュートリノを検出できない。この低エネルギー閾値のためにガリウムによる反応は、陽子-陽子連鎖反応の最初の陽子融合反応で放出されるニュートリノ(エネルギー上限値420keV)の検出に適している。
生成されたゲルマニウム-71は検出器から化学的に抽出され、ゲルマン (71GeH4)に転換された。これは半減期 11.43日で崩壊し、カウンターで検出された。それぞれの検出された崩壊がひとつの検出されたニュートリノとして対応付けられた。
結果
1991年から1997年の間、検出器で総計73.4 SNU(太陽ニュートリノ単位)が計測された[1]。
この実験で検出されたニュートリノの割合は標準太陽モデルの予測と整合した。ガリウムを使用したおかげで、太陽初期のppニュートリノを初めて観測した実験となった。もう一つの重要な結果は、標準モデルの予測よりニュートリノ検出数が少ないこと(太陽ニュートリノ問題)である。検出器の校正後も、検出量に変化は認められなかった。この不一致(太陽ニュートリノ問題の一例)はその後説明がなされている。このような放射化学ニュートリノ検出器は電子ニュートリノのみに感度があり、第二および第三世代のフレーバーのニュートリノには感度がない。そして太陽から放出された電子ニュートリノが、地球と太陽の間でニュートリノ振動することで不一致が引き起こされていた。