The COBRA extended demonstrator – conception, characterization, commissioning
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Date
2019-12-06
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Abstract
Der neutrinolose doppelte Beta-Zerfall ist ein hypothetischer Kernzerfall dessen Nachweis
grundlegende Fragen über bislang unbekannte Eigenschaften von Neutrinos liefern und
auf Physik jenseits des Standard Modells der Teilchenphysik hindeuten würde. Das COBRA
Experiment sucht nach diesem Zerfall mit Hilfe von CdZnTe Halbleiter-Detektoren.
In dieser Arbeit wird ein wesentlich verbesserter Aufbau des Experiments, genannt
Extended Demonstrator (XDEM), präsentiert. Um diesen zur verwirklichen, wurden
wichtige Eigenschaften der verwendeten Detektoren in Labormessungen bestimmt.
Außerdem wurden Simulationen durchgeführt um Aufschluss über die Wahrscheinlichkeit
einen doppelten Beta-Zerfall zu detektieren zu erhalten und eine Abschätzung
des Hintergrundes durch andere Prozesse zu erreichen. Darauf basierend wurden
Daten analysiert, welche über mehr als ein halbes Jahr am LNGS Untergrundlabor
in Italien aufgezeichnet wurden. Im Vergleich zu früheren Versionen des COBRA
Experiments wurde der Hintergrund um mehr als einen Faktor 30 reduziert bei
gleichzeitiger Steigerung der Wahrscheinlichkeit ein Signal zu messen um 50 %. Es wurden
keine Hinweise auf neutrinolosen doppelten Beta-Zerfall gefunden. Stattdessen wurden
untere Grenzen für die Halbwertszeit der Zerfälle von 116Cd und 130Te aufgestellt,
welche für 116Cd 2,7x10^21 yr und für 130Te 8.8x10^21 yr betragen. Dies sind die stärksten
Grenzen auf diese Halbwertszeiten die im Rahmen des COBRA Experiments bestimmt
wurden.
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Keywords
Doppelbetazerfall, Neutrino, CdZnTe