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<!DOCTYPE html>

<title>MINOS</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">MINOS</span></h1>

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</div>

<p><b>MINOS</b> (<a href="Akronym" title="Akronym">Akronym</a> für <b>M</b>ain <b>I</b>njector <b>N</b>eutrino <b>O</b>scillation <b>S</b>earch) war ein <a href="Neutrinoobservatorium" title="Neutrinoobservatorium">Neutrinoobservatorium</a> für Myon-Neutrinos am <a href="Fermilab" class="mw-redirect" title="Fermilab">Fermilab</a> im US-Bundesstaat <a href="Illinois" title="Illinois">Illinois</a> und dem mehrere hundert Kilometer davon entfernten <a href="Soudan_Underground_Laboratory" title="Soudan Underground Laboratory">Soudan Underground Laboratory</a> in <a href="Minnesota" title="Minnesota">Minnesota</a>. Es ging Anfang der 2000er Jahre in Betrieb und wurde 2016 eingestellt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>

<p>Das MINOS-Experiment wurde Anfang der 1990er Jahre konzipiert. Als 1995 die Mittel für den Bau von MINOS bewilligt wurden, waren <a href="Neutrinooszillation" title="Neutrinooszillation">Neutrinooszillationen</a> zwar bereits postuliert, und es gab experimentelle Hinweise auf ihre Existenz, aber sie waren noch nicht eindeutig nachgewiesen worden. Dies gelang erst am japanischen Neutrino-Observatorium <a href="Super-Kamiokande" title="Super-Kamiokande">Super-Kamiokande</a>, und zwar im Jahr 1998, in dem auch mit dem Bau von MINOS begonnen wurde.<sup id="cite_ref-fermilab2016_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-fermilab2016-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>MINOS begann noch vor der Vollendung 2005, Daten zu liefern, zunächst von atmosphärischen Neutrinos, also solchen, die durch Kollisionen <a href="Kosmische_Strahlung" title="Kosmische Strahlung">kosmischer Strahlung</a> mit Molekülen in der oberen Erdatmosphäre entstehen. 2005 wurde dann eine dedizierte Neutrinoquelle am Fermilab in Betrieb genommen, die sogenannte NuMI-Beamline <i>(Neutrinos at the Main Injector)</i>, deren gerichteter Neutrinostrahl fortan für MINOS verwendet wurde.<sup id="cite_ref-fermilab2016_1-1" class="reference"><a href="#cite_note-fermilab2016-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Nachdem 2013 unter dem Namen „MINOS+“ die zweite und letzte Phase des Experiments begonnen hatte, in der mit energiereicheren Neutrinos aus der NuMI-Quelle die bis dahin erfolgten Messungen erweitert wurden, endeten am 29. Juni 2016 die letzten Datennahmen des Experiments. Kurz darauf begann die Demontage des Detektors im Soudan-Labor.<sup id="cite_ref-fermilab2016_1-2" class="reference"><a href="#cite_note-fermilab2016-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Der Detektor am Fermilab wurde zwischen Anfang 2020 und Sommer 2021 abgebaut.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Aufbau_des_Experiments">Aufbau des Experiments</h2></div>

<p>MINOS sendete einen Strahl von Myonen-Neutrinos vom Fermilab zunächst durch einen dort befindlichen Detektor (<i>Near Detector</i>, ND) und anschließend in einen weiteren, im über 700 km entfernten <a href="Soudan_Underground_Laboratory" title="Soudan Underground Laboratory">Soudan Underground Laboratory</a> befindlichen Detektor (<i>Far Detector</i>, FD). Registriert und ausgewertet wurden Zahl und Energie der Neutrino-Ereignisse in den beiden Detektoren.<sup id="cite_ref-fermilab2016_1-3" class="reference"><a href="#cite_note-fermilab2016-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>NuMI erzeugt Neutrinos, indem Protonen auf ein Graphittarget geschossen werden, die u. a. <a href="Kaon" title="Kaon">Kaonen</a> und <a href="Pion" title="Pion">Pionen</a> (<a href="Mesonen" class="mw-redirect" title="Mesonen">Mesonen</a>) erzeugen. Diese wiederum zerfallen u. a. in Myonen, deren Zerfall letztlich die Neutrinos erzeugt.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Ausrichtung des Strahls ist möglich durch die Ausrichtung der Bahnen der geladenen Mesonen in Magnetfeldern.

</p><p>Die beiden Detektoren am Fermilab und in der Soudan-Mine waren Tracking-<a href="Kalorimeter_(Teilchenphysik)" title="Kalorimeter (Teilchenphysik)">Kalorimeter</a>, die aus abwechselnd angebrachten 2,54 cm dicken Stahlplatten und <a href="Szintillator" title="Szintillator">Szintillatorstreifen</a> bestanden. Hierbei werden im FD 486 achteckige Stahlplatten mit einem Durchmesser von 8 m verwendet, sodass sich eine Detektormasse von 5400 t ergab.

Der ND brauchte wegen des größeren Neutrinoflusses nah an der Quelle nicht so groß zu sein, sodass dort lediglich 282 Platten verwendet mit einem Gesamtgewicht von 980 t verwendet wurden.

Die Stahlplatten waren magnetisiert, um über die Krümmungen der Teilchenbahnen den Impuls erzeugter <a href="Myon" title="Myon">Myonen</a> messen zu können. Die durchschnittliche <a href="Magnetische_Flussdichte" title="Magnetische Flussdichte">magnetische Flussdichte</a> betrug dabei 1,28 T im ND bzw. 1,42 T im FD.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Nachgewiesen wurden die Neutrinos in den Detektoren durch Reaktionen mit <a href="Schwache_Wechselwirkung" title="Schwache Wechselwirkung">geladenen Strömen</a>,

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</mover>

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</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {\bar {\nu }}_{\mu }(\nu _{\mu })+N\rightarrow \mu ^{+}(\mu ^{-})+X}</annotation>

</semantics>

</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1977ada2d5b9c0e7f3c3550eee22eeb06643ec43.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:27.694ex; height:3.176ex;" alt="{\displaystyle {\bar {\nu }}_{\mu }(\nu _{\mu })+N\rightarrow \mu ^{+}(\mu ^{-})+X}" loading="lazy"></span>,

wobei N ein <a href="Nukleon" title="Nukleon">Nukleon</a> und X ein <a href="Hadron" title="Hadron">hadronischer Schauer</a> ist. Durch die Messung der Energie dieses Schauers und die Impulsbestimmung der Myonen lassen sich Rückschlüsse auf die Neutrinoenergie ziehen.<sup id="cite_ref-Adamson_5-0" class="reference"><a href="#cite_note-Adamson-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Physikalische_Ziele">Physikalische Ziele</h2></div>

<p>Ziel des Experiments war die Untersuchung der <a href="Neutrinooszillation" title="Neutrinooszillation">Neutrinooszillationen</a> und die Bestimmung von Oszillationsparametern. Insbesondere sollten die Mischungswinkel und Differenzen der Massenquadrate genauer als bisher bestimmt werden. Außerdem stellte der Vergleich der Mischungswinkel von Neutrinos und Antineutrinos eine Möglichkeit dar, nach Physik jenseits des <a href="Standardmodell" title="Standardmodell">Standardmodells</a> zu suchen.<sup id="cite_ref-Adamson_5-1" class="reference"><a href="#cite_note-Adamson-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Sollte sich bei der Messung eine von Null verschiedene <a href="CP-Verletzung" title="CP-Verletzung">CP-verletzende</a> Phase ergeben, so könnte dies eine Erklärungsgrundlage für die beobachtete Asymmetrie zwischen dem Vorkommen von <a href="Materie_(Physik)" title="Materie (Physik)">Materie</a> und <a href="Antimaterie" title="Antimaterie">Antimaterie</a> sein.

</p><p>Dieses Ziel erreicht man durch die Messung des Neutrino-Spektrums im ND, womit sich ein erwartetes Spektrum im FD berechnen lässt. Ein Vergleich der Messung dort mit der Erwartung erlaubt Rückschlüsse auf Eigenschaften der Neutrinos.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www-numi.fnal.gov/PublicInfo/index.html">MINOS for the Public</a> numi.fnal.gov</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://physicsworld.com/cws/article/news/42957">Neutrino surprise emerges from MINOS</a> physicsworld.com, abgerufen am 8. Februar 2011</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-fermilab2016-1"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-fermilab2016_1-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-fermilab2016_1-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-fermilab2016_1-2">c</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-fermilab2016_1-3">d</a></sup></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Molly Olmstead: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://news.fnal.gov/2016/08/fermilab-bids-fond-farewell-minos/"><i>Fermilab bids a fond farewell to MINOS.</i></a> <a href="Fermilab" class="mw-redirect" title="Fermilab">Fermilab</a>, 1. August 2016,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 26. September 2021</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AMINOS&rft.title=Fermilab+bids+a+fond+farewell+to+MINOS&rft.description=Fermilab+bids+a+fond+farewell+to+MINOS&rft.identifier=https%3A%2F%2Fnews.fnal.gov%2F2016%2F08%2Ffermilab-bids-fond-farewell-minos%2F&rft.creator=Molly+Olmstead&rft.publisher=%5B%5BFermilab%5D%5D&rft.date=2016-08-01&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Ting Miao: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://news.fnal.gov/2021/07/minos-underground-hall-at-fermilab-is-ready-to-host-new-experiments/"><i>MINOS underground hall at Fermilab is ready to host new experiments.</i></a> <a href="Fermilab" class="mw-redirect" title="Fermilab">Fermilab</a>, 28. Juli 2021,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 26. September 2021</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AMINOS&rft.title=MINOS+underground+hall+at+Fermilab+is+ready+to+host+new+experiments&rft.description=MINOS+underground+hall+at+Fermilab+is+ready+to+host+new+experiments&rft.identifier=https%3A%2F%2Fnews.fnal.gov%2F2021%2F07%2Fminos-underground-hall-at-fermilab-is-ready-to-host-new-experiments%2F&rft.creator=Ting+Miao&rft.publisher=%5B%5BFermilab%5D%5D&rft.date=2021-07-28&rft.language=en"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">nach <a rel="nofollow" class="external free" href="http://www-numi.fnal.gov/numwork/tdh/TDH_V2_1_Introduction.pdf">http://www-numi.fnal.gov/numwork/tdh/TDH_V2_1_Introduction.pdf</a></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">D.G. Micheal et al., <a href="ArXiv" title="ArXiv">arxiv</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/0805.3170v2">0805.3170v2</a></span>

</li>

<li id="cite_note-Adamson-5"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Adamson_5-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Adamson_5-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text"> P. Adamson et al., <a href="ArXiv" title="ArXiv">arxiv</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/1104.0344v4">1104.0344v4</a></span>

</li>

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