Die NUCLEUS-Kollaboration zielt darauf ab, die kohärente elastische Streuung von Neutrinos an Kernen unter Verwendung von Reaktor-(Anti-)Neutrinos im vollständig kohärenten Regime zu messen.
Die Streuung eines großen Flusses von (Anti-)Neutrinos, die von zwei Kernreaktoren produziert werden, wird von einem Netzwerk von kryogenen Detektoren erfasst, die bei 10 mK betrieben werden. Das Experiment wird im Kernkraftwerk Chooz in Frankreich installiert, das von Électricité de France betrieben wird.
© NUCLEUS Collaboration
Das NUCLEUS-Experiment verwendet einzelne, Gramm-Maßstab Kristalle, die bei mK-Temperaturen als kryogene Kalorimeter betrieben werden. Die Kristalle werden mit dünnen W-Film Transition-Edge-Sensoren (TES) instrumentiert und ausgelesen mit SQUID-Verstärker. Dieselbe Technologie wird im Dunkelmaterie-Experiment CRESST verwendet.
Zwei 3x3-Arrays von CaWO4-Kristallen und Al2O3-Kristallen, montiert in einem TES-instrumentierten Silizium-Innenbecher ("Si Inner Veto") und von einem Ge-Veto-System ("Ge Outer Veto") umgeben, erzeugt ein "fiducial volume" für das kryogene Detectorsystem.
Das kryogene Detektorsystem wird in einen zylindrischen Refrigeratorkryostat eingefügt, der von einem externen passiven/aktiven Abschirmsystem (Shielding system) umgeben ist, das aus einem Muon Veto, abwechselnden Schichten von mechanischer Struktur, Blei und "borated" Polyethylen ("Borated PE") besteht.
Das Experiment befindet sich am "Very Near Site" (VNS), einem neuen experimentellen Standort, der am Électricté de France (EDF) Chooz-Kernkraftwerk entwickelt wurde. VNS befindet sich im Untergeschoss des Gebäudes zwischen den beiden Reaktoren der Anlage (jeweils mit einer thermischen Leistung von 4,25 MW), in 72 m und 102 m Entfernung von den Reaktoren.
Referenzen
G. Angloher et al. “Exploring CEνNS with NUCLEUS at the Chooz nuclear power plant.” In: The
European Physical Journal C 79.12 (Dec. 2019), p. 1018. doi: 10.1140/epjc/s10052-019-7454-4.