Eine Suche nach Doppelbeta-Zerfaellen von Cadmium-, Zink- und ...

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0. Einleitung erstellt, unter dem Aspekt der Untergrunddiskriminierung optimiert und die Nachweiseffizienz ɛ ermittelt. Weil Neutrinos ausschließlich an der elektroschwachen Wechselwirkung teilnehmen, ist a priori mit niedrigen Ereignisraten aus den untersuchten Kernzerfällen und um Größenordnungen höheren Zählraten aus Untergrundzerfällen zu rechnen. Innerhalb der statisti- schen Auswertung müssen zur Bestimmung des Vertrauensbereiches für die Zählraten aus den 0νββ-Zerfällen neben Z exp Unt auch die Zählraten aus reinen Untergrundzerfällen Z sim Unt bekannt sein. Hierfür wird ein Modell zur Simulation von auftretenden Untergrundereignissen, basierend auf Messungen der spezifischen Aktivität verschiedener Komponeten des Experiments, entwickelt. Die Arbeit liefert einen ersten Beitrag zur Analyse koinzidenter Signale im COBRA- Experiment und erlaubt Rückschlüsse darauf, inwiefern der experimentelle Aufbau verbessert werden muss, um präzisere Messungen durchführen zu können. Damit hat sie Anteil an der Entwicklung von COBRA. An deren Ende steht die Bestimmung konkreter Halbwertszeiten für neutrinolose Doppelbetazerfälle sowie die Ermittlung der Neutrinomasse. 6
1. Das Untergrundmodell Der Aufbau des COBRA-Experiments wird im Anhang A detailliert geschildert. Die experimentellen Rohdaten sind quasi als Untergrundspektrum zu betrachten, dessen genaue Reproduktion in einer Simulation für die Bestimmung von Grenzen für die Halbwertszeiten der 0νββ-Zerfälle ebenso verwendet werden kann wie zur Verbesserung des Experiments durch die weitere Reduktion der Untergrundquellen. Der Simulation liegen Messungen der spezifischen Aktivitäten verschiedener Radionuklide zugrunde, die in Abschnitt 1.1 vorgestellt und diskutiert werden. Im Anhang B.5.2 wird ausführlich erläutert, wie die Wechselwirkung ionisierender Strahlung mit Materie physikalisch beschrieben und simuliert werden kann. In Abschnitt 1.2 wird die Simulation der Untergrundereignisse in VENOM beschrieben und im letzten Abschnitt der Vergleich, aus dem die simulierten Pseudo-Daten hervorgehen, der simulierten Untergrundereignisse mit dem experimentellen Datensatz erörtert. 1.1. Relevante Untergrundquellen Im Anhang A.3 wird der Ursprung von Untergrundzerfällen im Einzelnen vorgestellt. Nachdem das COBRA-Experiment, wie dort beschrieben, in verschiedenen Entwicklungsstufen verbessert wurde, sind bei der Untersuchung der zu analysierenden Messdaten hauptsächlich zwei Quellen von Untergrundereignissen von Bedeutung: 1. Radon, das aus der natürlichen Aktivität von 232 Th und 238 U im Felsgestein des LNGS stammt, in der Luft des Nests, in dem sich die CdZnTe-Kristalle befinden, und 2. primordiale Nuklide und Isotope in der roten Lackschicht, mit der die Kristalle überzogen sind. Dies sind im wesentlichen 238 U, 232 Th und 40 K. In Tabelle 1.1 sind Messungen der spezifischen Aktivitäten der relevanten Radionuklide zusammengestellt. Ereignisse im Delrin wurden nicht betrachtet, weil die spezifische Aktivität sehr gering sind. Daneben üben Zerfälle dort gegenüber Untergrundereignissen in unmittelbarer Nähe zur Kristalloberfläche (z.B. im Lack) einen vergleichsweise geringen Einfluss auf die Messung aus. 113 Cd ist mit einer Häufigkeit von 12,22 % im natürlichen Isotopengemisch vorhanden. Es zerfällt in der Reaktion 113 Cd → 113 In+e − +¯νe, Q =322 keV [6]. Das Spektum des Zerfalls ist in den experimentellen Rohdaten deutlich erkennbar, jedoch unterhalb der Ana- 7
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A. Das COBRA-Experiment • die Hü
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B. Theoretische Grundlagen des Dopp
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C. Grundlegende Betrachtungen zur K
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D. Ergänzende Tabellen und Abbildu
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Seite 101 und 102:
Literaturverzeichnis [15] A. Alessa
Seite 103 und 104:
Literaturverzeichnis [49] NIST. Pho
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