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

A. Das COBRA-Experiment
• die Hülleneigenschaften der Isotope (Bindungsenergien, Elektroneneinfang-Verhältnisse,
Intensitäten von Röntgenstrahlung und Augerelektronen).
Der neutrinolose Doppelbetazerfall kann unter Verwendung verschiedener theoretischer
Modelle simuliert werden. So sind die Übergangs-Matrixelemente entweder aus der
Massengeneration oder der Beimischung einer rechtshändigen elektroschwachen Komponente
wählbar.
Die berechneten Größen werden in eine ASCII-Datei geschrieben. Beispielsweise speichert
Decay0 für einem 0νββ-Zerfall in ein angeregtes Niveau die Impulskomponenten
der Elektronen oder Positronen, die Energie und Emissionsrichtung der Gammastrahlung
aus der Kernabregung sowie die Zeitdauer zwischen der Emission der Teilchen.
A.5.2. VENOM
Zur Beschreibung des Durchgangs der generierten Teilchen durch Materie wird das
Software-Paket Geant4 (Geometry and tracking) verwendet. Mit dem Programm können
Experimente aus Hochenergie- und Astrophysik sowie Nuklearmedizin simuliert werden.
Geant4 wurde am CERN entwickelt und bietet auf der Basis objektorientierter Progammierung
in C++ die Möglichkeit spezielle experimentelle Aufbauten und Bedingungen zu
implementieren, indem die gewünschte Anwendung und Funktionalität innerhalb eines
Klassensystems zusammengesetzt werden.
VENOM ist eine Geant4-Anwendung zur Simulation des COBRA-Experiments. Darin
sind die Detektorgeometrie, die beteiligten Teilchen und deren Wechselwirkung, eine
spezielle Ausgabe der errechneten Daten und verschiedene Möglichkeiten der Visualisierung
implementiert. In Abbildung A.6 sind das Nest sowie die Halterungen in voller
Bestückung dargestellt.
Die Wechselwirkungen von Elektronen, Positronen und Photoenem, die in Folge der
Doppelbeta-Zerfälle durch die CdZnTe-Kristalle propagieren, werden mit Modellen beschrieben,
die innerhalb Geant4 für Untergrundexperimente entwickelt wurden und im
Energiebereich zwischen 250 eV und mehreren GeV reale physikalische Prozesse zuverlässig
wiedergeben [31]. Die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit eines implementierten
Prozesses wird aus dem entsprechenden totalen Wirkungsquerschnitt, der aus evaluierten
Datenbanken interpoliert wurde, bestimmt. Der Endzustand ergibt sich aus
der Energie- und Winkelverteilung der Reaktionsprodukte, die je nach physikalischem
Prozess entweder gemäß dem entsprechenden theoretischen Modell errechnet oder aus
evaluierten Datenbanken interpoliert wurden. Für die benannten Teilchen sind Rayleigh-
Streuung, Photo- und Comptoneffekt, Paarerzeugung, Ionisation, Bremsstrahlung, Vielfachstreuung
und Positronen-Elektronen-Annihilation implementiert.
Die Bibliotheken in VENOM sind modular organisiert. Einzelne Programmteile werden
separat kompiliert und danach ins Hauptpaket implementiert. So können beispielsweise
verschiedene Aufbauten des Arrays am LNGS oder spezielle, pixelierte Detektoren
eingefügt werden, ohne das gesamte Programm zu verändern. Deshalb besitzt VENOM
A11