Neutrinoobservatorien (auch als Neutrinoteleskope, Neutrinodetektoren oder – etwas zu allgemein – Neutrino-Experimente bezeichnet) sind Teilchendetektoren speziell für den Nachweis und die Messung von Neutrinos aus weit entfernten Quellen. Als weit entfernt werden hier 100 Meter oder mehr angesehen.
Weil Neutrinoreaktionen sehr kleine Wirkungsquerschnitte haben, reagieren Neutrinos mit normaler Materie nur sehr selten. Neutrinodetektoren müssen deshalb sehr groß sein und meist jahrelang Daten sammeln, um statistisch signifikante Messergebnisse zu erreichen.
An der Erdoberfläche werden die seltenen Neutrinoereignisse durch die viel häufigeren Signale von Myonen der sekundären kosmischen Strahlung verdeckt. Deshalb werden die Neutrinodetektoren in großen Meerestiefen, unter Bergen oder in nicht mehr genutzten Bergwerken errichtet.
Nach dem Entstehungsort der beobachteten Neutrinos kann unterschieden werden zwischen kosmischen Neutrinos (Weltall) solaren Neutrinos (Sonne) atmosphärischen Neutrinos (Erdatmosphäre) Geoneutrinos (Erdinneres) Reaktorneutrinos (Kernreaktoren) Neutrinos aus Beschleunigerexperimenten
Wichtige Neutrinoobservatorien Einige wichtige Neutrinoobservatorien sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Observatorium Sensitivität Detektortyp Detektormaterial Reaktionstyp Reaktion SchwellenenergieANTARES,Mittelmeer, Frankreich kosmische Tscherenkow H2O + N → − + X + N → + + XMyonen > 10 GeV Borexino,Gran Sasso, Italien niederenergetische solare Szintillator H2OC6H3(CH3)3C15H11NO + e− → + e− 250–665 keV CLEAN niederenergetische solare ,sowie aus Supernovae und Pulsaren Szintillator flüssiges Neon + e− → + e− + 20Ne → + 20Ne ? Daya Bay,Daya Bay, China Reaktorneutrinos Szintillator organischerGd-Komplex geladener Strom(inverser Betazerfall) + p+→n + e+ 1,8 MeV Double Chooz, Chooz Reaktorneutrinos Szintillator organischerGd-Komplex geladener Strom(inverser Betazerfall) + p+→n + e+ 1,8 MeV DUNE, Sanford Underground Research Facility, USA (im Bau)Beschleunigerneutrinos vom Fermilab, kosmische NeutrinosTPC und Szintillatorflüssiges Argon (40 kt)FASER, LHC, Genf, SchweizLHC Neutrinos: , , Emulsion und ElektronischWolfram + N → + X> 10 GeVGALLEX,Gran Sasso, Italien solare radiochemisch GaCl3 (30 t Ga) +71Ga → 71Ge+e− 233,2 keV GNO,Gran Sasso, Italien niederenergetische solare radiochemisch GaCl3 (30 t Ga) +71Ga → 71Ge+e− 233,2 keV Homestake–Chlorine,Homestake-Mine, USA solare radiochemisch C2Cl4 (615 t) 37Cl+ → 37Ar*+e−37Ar* → 37Cl + e+ + 814 keV Homestake–Iodine,Homestake-Mine, USA solare radiochemisch NaI + e− → + e− + 127I → 127Xe + e− 789 keV ICARUS,Gran Sasso, Italien solare und atmosphärischeNeutrinos, sowie , , von CERN Tscherenkow flüssiges Argon + e− → + e− 5,9 MeV IceCube,Südpol atmosphärische und kosmische, , , eventuell weitere Tscherenkow 1 km³ H2O (Eis) + N → x + Xhauptsächlich Myonen > 200 GeV; ≈ 10 GeV mitDeepCore-Erweiterung INO,Ino Peak, Indien atmosphärische Neutrinos Widerstands-plattenkammer Glas + e− → + e− + no → e− + p+ + p+ → e+ + no ? Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO),China Reaktorneutrinos und andere Szintillator organisch Kamiokande,Kamioka, Japan solare und atmosphärische Tscherenkow 3.000 t H2O + e− → + e− 7,5 MeV KamLAND,Kamioka, Japan Reaktorneutrinos, Geoneutrinos Szintillator 1,8 MeV KM3NeT-ARCA,Sizilien kosmische Tscherenkow H2O TeV-PeV KM3NeT-ORCA,Frankreich atmosphärische Tscherenkow H2O GeV LENS,Gran Sasso, Italien niederenergetische solare Szintillator In(MVA)x + 115In → 115Sn+e−+2γ 120 keV MOON,Washington, USA niederenergetische solare undniederenergetische Supernova- Szintillator 100Mo (1 t) +MoF6 (gasförmig) +100Mo → 100Tc+e− 168 keV OPERA,Gran Sasso, Italien , , von CERN Hybrid 2000 t Pb/Emulsion +Myon-Spektrometer + N → +X 4,5 GeV RENO,Yeonggwang, Südkorea Reaktorneutrinos Szintillator organischerGd-Komplex geladener Strom(inverser Betazerfall) + p+→n + e+ 1,8 MeV RNO-G,Summit Station, Grönlandhochenergetische kosmische NeutrinosRadiowellen-Antennen geladene Folgeteilchen aus inelastischem Stoss mit Atomen SAGE,Baksan, Russland niederenergetische solare radiochemisch GaCl3 +71Ga → 71Ge+e− 233,2 keV SNO,Sudbury-Mine, Kanada solare und atmosphärische , , Tscherenkow 1000 t D2O + 21D →p++p++e− + 21D → +no+p+ + e− → + e− 6,75 MeV Super-Kamiokande,Kamioka, Japan solare und atmosphärische, , sowie , , von KEK Tscherenkow 32.000 t H2O + e− → + e− + no → e− + p+ + p+ → e+ + no ? UNO,Henderson-Mine, USA solare, atmosphärischeund Reaktorneutrinos Tscherenkow 440.000 t H2O + e− → + e− ?
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