In Japan wurde die Ausgrabung einer riesigen Höhle für den Hyper-Kamiokande-Detektor abgeschlossen.

Die nächste Phase des internationalen Forschungsprojekts Hyper-Kamiokande, das den Bau eines Teilchendetektors der nächsten Generation zum Ziel hat, ist abgeschlossen. Die riesige Felskammer, in der das Hauptwasserreservoir untergebracht werden soll, ist nun fertig. Fast 630 Wissenschaftler aus 22 Ländern sind beteiligt, darunter auch Polen.

Die Kammer, in der sich der Hyper-Kamiokande-Detektor befindet, ist eine der größten von Menschenhand in den Fels gegrabenen Höhlen. Die Hauptkammer besteht aus einem kuppelförmigen Deckensegment mit einem Durchmesser von fast 69 Metern und einer Höhe von 21 Metern, unter dem sich ein 73 Meter hoher zylindrischer Abschnitt befindet, berichtete die Pressestelle der Jagiellonen-Universität in einer Pressemitteilung (Wissenschaftler der Universität sind an dem Projekt beteiligt).

Der nächste Schritt dieses gewaltigen Projekts ist der Umbau der Hauptkaverne zu einem riesigen Reservoir. Alle im Reservoir betriebenen Detektorkomponenten sollen bis 2027 installiert sein. Anschließend wird das Reservoir mit ultrareinem Wasser gefüllt. Der Detektor selbst soll 2028 seinen Betrieb aufnehmen.

Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Zielen von Hyper-Kamiokande gehörten die präzise Messung der Eigenschaften von Neutrinos und die Erforschung des Protonenzerfalls, was letztlich dazu beitragen soll, die grundlegenden Geheimnisse des Universums zu erklären und die Annahmen der Theorien der Großen Vereinheitlichung zu testen, hieß es in der Pressemitteilung.

An dem Projekt sind auch polnische Wissenschaftler beteiligt, die neun Institutionen vertreten: das Nationale Zentrum für Kernforschung (Konsortiumskoordinator), das Institut für Kernphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften, die Schlesische Universität, die Technische Universität Warschau, die Universität Warschau, die Universität Breslau, die AGH-Universität für Wissenschaft und Technologie, die Jagiellonen-Universität und das Astronomische Zentrum Nikolaus Kopernikus.

Die Anlage wird in Hida City in der japanischen Präfektur Gifu gebaut. Hyper-Kamiokande, ein Teilchendetektor der nächsten Generation, wird letztendlich aus einem riesigen Wasserreservoir bestehen, dessen Volumen mehr als achtmal größer ist als das seines Vorgängers, des derzeit in Betrieb befindlichen Super-Kamiokande, und mit über 20.000 hochmodernen Fotodetektoren ausgestattet sein.

Wissenschaftler der Schlesischen Universität in Kattowitz erklärten auf ihrer Universitätswebsite, dass Hyper-Kamiokande ein Detektor sein wird, der auf der Nutzung von Tscherenkow-Strahlung basiert, um geladene Teilchen zu erkennen, die durch Neutrino-Wechselwirkungen entstehen, und ihre Richtung und Energie zu messen.

„Der Vorteil dieses Detektortyps ist das relativ einfache Funktionsprinzip: Neutrinos werden in einem großen Volumen extrem reinen Wassers nachgewiesen, das von Lichtdetektoren – sogenannten Photomultipliern – umgeben ist. Wenn ein Neutrino mit Wasser interagiert, kann es geladene Teilchen erzeugen, die sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit im Wasser bewegen. Dies führt zur Emission von Tscherenkow-Strahlung, die die Form eines Kegels hat. Dieses Phänomen lässt sich mit der Stoßwelle vergleichen, die entsteht, wenn ein Objekt die Schallgeschwindigkeit in Luft überschreitet – nur dass es sich in diesem Fall um Licht in Wasser handelt. Die charakteristische blaue Strahlung wird in Form von Lichtringen von Photomultipliern an den Wänden des Tanks nachgewiesen. Auf dieser Grundlage können die Parameter des Teilchens, das die Strahlung erzeugt hat, sowie des Neutrinos selbst rekonstruiert werden“, erklären die Wissenschaftler der Schlesischen Universität.

Das internationale Forschungsprojekt Hyper-Kamiokande (Hyper-K) wird von der Universität Tokio und der High Energy Accelerator Research Organization (KEK) geleitet. Nach Angaben der Jagiellonen-Universität beteiligten sich im Juli fast 630 Wissenschaftler aus 22 Ländern an dem Projekt. (PAP)

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