English Title: Investigation of radioactive noble gas nuclides as background source in the solar neutrino detector BOREXINO

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Abstract

Die Erforschung von Neutrinos hat sich als wirkungsvoller Ansatz zur Überprüfung des Standardmodells der Elementarteilchenphysik erwiesen. Die Befunde aller Sonnenneutrinomessungen weisen auf eine nichtverschwindende Ruhemasse hin, wodurch Flavor–Konversion ermöglicht wird. BOREXINO ist ein Szintillationsdetektor, der speziell den Fluß der monoenergetischen 7Be– Neutrinos aus der solaren pp–Fusionskette spektroskopisch untersuchen soll. Eine experimentelle Herausforderung ist die erforderliche Reduktion des radioaktiven Untergrundes, unter anderem die Vermeidung der in der Umgebungsluft vorkommenden radioaktiven Edelgasnuklide 222Rn, 85Kr und 39Ar. Sie müssen vor allem aus dem Spülgas Stickstoff entfernt werden. Ansätze zur gaschromatographischen Reinigung werden untersucht. 222Rn tritt zudem als Tochter von 226Ra in den Detektorkomponenten auf. Mit umfangreichen Emanationsmessungen, mittels bereits bestehender Geräte, kann im Rahmen dieser Arbeit zur Abschätzung des Untergundes und zur Optimierung des Detektorbetriebes beigetragen werden.

Translation of abstract (English)

The investigation of neutrinos has become a powerfull approach to test the particle physics standard model. All results of solar neutrino measurements point to a nonvanishing neutrino rest mass, with flavor conversion of propagating neutrinos. The scintillation detector BOREXINO is specially built to spectroscopically measure the flux of the monoenergetic 7Be neutrinos from the solar pp fusion chain. An experimental challenge is the required reduction of radioactive background, in peculiar the prevention of the radioactive noble gas nuclides 222Rn, 85Kr and 39Ar, which are present in ambient air. Special requirements are set to nitrogen, used as the purification gas. New approaches for gas chromatography in purification and measurement are applied. Furthermore 222Rn is emanated from all detector components by means of emanation from 226Ra. Numerous emanation measurements were performed, applying existing techniques and devices, to understand the background sources, thus allowing to optimize the detector operations.