DONUT war ein Experiment am Fermilab, mit dem es im Jahr 2000 erstmals gelang, das Tau-Neutrino (${\displaystyle \nu _{\tau }}$) nachzuweisen. DONUT steht für Direct Observation of the NU Tau. Das Experiment wurde in Zusammenarbeit von 13 Forschungseinrichtungen realisiert.

Erzeugung des Strahls

Zur Erzeugung des ${\displaystyle \tau }$-Neutrinostrahls wurden hochenergetische Protonen auf einen Wolframblock geschossen, wodurch unter anderem ${\displaystyle \tau }$-Neutrinos entstehen. Hierbei entstehen die ${\displaystyle \tau }$-Neutrinos durch den Zerfall sogenannter ${\displaystyle D_{s}}$-Mesonen in ein ${\displaystyle \tau }$ und ein ${\displaystyle {\bar {\nu _{\tau }}}}$. Das ${\displaystyle \tau }$ zerfällt dann weiter unter Erzeugung von ${\displaystyle \tau }$-Neutrinos. Da Neutrinos nur schwach wechselwirken, können sie leicht weitere Abschirmungen passieren, während andere Teilchen aus dem Strahl gefiltert werden. Im DONUT-Experiment war diese Abschirmung 15 Meter dick.

Aufbau des Detektors

Der Detektor des DONUT-Experiments ist etwa 15 Meter lang. Sein wichtigster Bestandteil sind die vier Module mit Emulsionsplatten, die zur Messung der Teilchenspuren benutzt wurden. Besonderes Interesse galt dabei den Spuren der ${\displaystyle \tau }$-Leptonen und deren Zerfall in ein geladenes Teilchen plus Rest – sogenannte Kinks. Die restlichen Teile des Detektors dienten im Wesentlichen als Trigger und zur Vorselektierung der Ereignisse.

Quellen

• Experimentbeschreibung des Fermilab
• Vortrag von Byron Lundberg anlässlich der ersten ${\displaystyle \nu _{\tau }}$ Hinweise