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

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