(GERDA collaboration, Background-free search for neutrinoless double-beta decay of ⁷⁶Ge with GERDA)

Ein ungelöstes kosmologisches Rätsel, das vom Standard Modell (SM) der Teilchenphysik bislang nicht erklärt wird, ist die Dominanz der Materie über die Antimaterie im Universum. Eine mögliche Erklärung ist, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind, was über den Nachweis des Neutrinolosen Doppelten Betazerfalls (0nbb) bewiesen werden könnte.

Das GERDA (GERmanium Detector Array) Experiment sucht diesen 0nbb-Zerfall mit Hilfe von Germanium Detektoren, die direkt in flüssigem Argon eingetaucht sind. Dadurch ist es gelungen den sogenannten Zero-Background-Bereich zu erreichen, also fast die komplette Hintergrundsstrahlung zu unterdrücken. Dies ergibt eine optimale Sensitivität auf die Halbwertszeit des 0nbb-Zerfall. GERDA findet im besten Fit null Ereignisse, was bedeutet, dass kein Signal des 0nbb-Zerfalls beobachtet wurde. Dies resultiert in ein Limit auf die Halbwertszeit von T½ > 5.3 x 10²⁵ Jahre (90% C.L.), veröffentlicht in der ersten Aprilausgabe von Nature (Vol. 544, No. 7648).

Abbildung: Die Germanium-Detektoren können zwischen lokalisierten 0nbb-Zerfall-Signalen und externer Hintergrundstrahlung (γ-Strahlung), welche Energie an mehreren Stellen verliert, unterscheiden. Zusätzlich werden diese Teilchen über das induzierte Szintillationslicht im flüssigen Argon mit Photodetektoren identifiziert, um Koinzidenzereignisse aus der Analyse auszuschliessen.

Die Arbeitsgruppe von Laura Baudis ist an dem Experiment beteiligt.