Die Beteiligung der Max-Planck-Institute
Im Jahr 2004 haben Wissenschaftler des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik das GERDA-Experiment initiiert. Mit innovativer Abschirmtechnik werden dabei Germaniumdioden in einer ultrareinen tiefkalten Flüssigkeit betrieben. Wesentliche Beiträge des Instituts umfassen die Konstruktion der mit flüssigem Argon gefüllten Kryostaten (“Thermoskanne”), die Aufarbeitung der angereicherten Dioden früherer Experimente, die Beschaffung natürlicher Germaniumdetektoren mit geringer Radioaktivität, die filigrane Detektoraufhängung und das Datenaufnahmesystem mit Software.
Nicht zuletzt waren die Forscher führend bei der Auswahl und Überprüfung der Reinheit der Materialien für den Bau des Experiments. Außerdem lieferte das Max-Planck-Institut für Kernphysik einen Detektorteststand und entwickelt ein Flüssigargon-Veto für die zweite Messphase. Entscheidend dafür ist die langjährige Erfahrung der Physiker und Techniker mit sogenannten Low-Level-Techniken, also dem Aufspüren geringster Mengen an Radioaktivität. Die hochempfindlichen Messgeräte sind in einem Untergrundlabor vor kosmischer Strahlung geschützt.
Die GERDA-Gruppe des Max-Planck-Instituts für Physik in München hat wesentliche Beiträge in vielen wichtigen Teilbereichen des Experiments geleistet. Dazu gehören Planung, Bau, Entwicklung und Betrieb von Teilen der Infrastruktur. Diese Infrastruktur umfasst einen Reinraum oberhalb des Kryostaten sowie ein luft- und gasdichtes Verschlusssystem mit einer komplexen Zugvorrichtung, um die Detektoren zu bewegen. Dieser einzigartige Aufbau verhindert weitgehend Verunreinigungen durch in der Natur vorkommende radioaktive Elemente, die ansonsten die extrem seltenen Zerfälle imitieren könnten.
Die Wissenschaftler des Instituts beschafften und veredelten auch 37,5 Kilogramm mit dem Isotop 76Ge angereichertes Germanium. Dadurch erhielt man eine hohe Ausbeute an extrem reinem Material. Ein Teil davon wurde zur Herstellung von Detektoren verwendet, die in Phase 1 des Experiments eingesetzt wurden. Der verbleibende Teil wird in der zweiten, noch sensibleren Phase des GERDA-Experiments verwendet werden. Außerdem trug das Münchener Team maßgeblich zur Datenanalyse bei.