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KATRIN-Experiment: Bestimmung der Neutrinomasse
Das Neutrino ist eines der faszinierendsten Teilchen im Standardmodell der Teilchenphysik. Trotz bedeutender Entdeckungen in den letzten zehn Jahren gibt es noch immer eine Reihe an offenen Fragen: Wie schwer ist ein Neutrino? Ist das Neutrino sein eigenes Antiteilchen? Hat das bekannte linkshändige Neutrino einen rechtshändigen Partner? Die Erforschung dieser unbekannten Neutrino-Eigenschaften ist der Schlüssel zu einem besseren Verständnis der Zusammensetzung und Entwicklung des Universums und stellt das Ziel der Arbeitsgruppe KATRIN/TRISTAN dar.
KATRIN
Das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) ist ein großangelegtes Experiment zur direkten Bestimmung der Neutrinomasse, das derzeit am Karlsruher Institute für Technologie (KIT) in Betrieb genommen wird. An dem Experiment arbeitet ein internationaler Forschungsverbund mit etwa 150 Mitgliedern von 17 Instituten in sechs verschiedenen Ländern.
Das KATRIN Experiment besteht aus einer ultra-starken Quelle von schwerem Wasserstoff (Tritium) und einem hochpräzisen Spektrometer. Beim radioaktiven Zerfall der Tritiumatome in der Quelle wird ein Elektron und ein Neutrino ausgesendet. Zufallsbedingt teilen sich die beiden Teilchen die Energie von 18,6 Kiloelektronenvolt, die in dem Zerfall frei wird. Dabei kann das Elektron niemals die gesamte Zerfallsenergie bekommen: Denn das Neutrino nimmt zumindest die Energie, die seiner Masse entspricht (E=mc2) in Anspruch.
Wenn man also die maximale Energie des Elektrons bestimmt, kann man auf die Masse des Neutrinos zurückschließen. Die Messung der Energie des Elektrons aus dem Tritiumzerfall wird mit dem KATRIN-Spektrometer realisiert. KATRIN wurde im Juni 2018 in Betrieb genommen und hat das Ziel, in den nächsten Jahren die Neutrinomasse mit einer Sensitivität von 200 Millielektronenvolt zu bestimmen.
In unserer Arbeitsgruppe konzentrieren wir uns auf die anstehende Datenanalyse und die Entwicklung eines neuartigen Detektorsystems für KATRIN namens TRISTAN.
TRISTAN
Wegen seiner exzellenten Quell- und Spektrometer-Eigenschaften erlaubt es das KATRIN-Experiment nicht nur, die Masse des Neutrinos zu bestimmen, sondern auch nach einer neuen Variante des Teilchens zu suchen: Den rechtshändigen Partner des Neutrinos, das so genannte sterile Neutrino. Um dieses Teilchen zu finden, entwickeln Wissenschaftler*innen derzeit einen neuartigen Detektor namens TRISTAN.
Mehr Informationen zur Gruppe "KATRIN/TRISTAN"
Aktuelle Meldungen
11.06.2018
Karlsruher Tritium Neutrino Experiment KATRIN beginnt Messungen – Feierliche Inbetriebnahme am 11. Juni 2018
Neutrinos auf der genauesten Waage der Welt
31.10.2016
Wichtiger Meilenstein beim Aufbau von neuem Neutrino-Experiment
KATRIN-Detektor sichtet erste Elektronen
Gruppenmitglieder
| Name | Funktion | Durchwahl | Büro | www |
|---|---|---|---|---|
| Scientist | 373 | 028C | ||
| PhD-Student | 401 | 030C | ||
| PhD-Student | 205 | 020C | ||
| Student | 364 | 215 | ||
| Student | 205 | 020C | ||
| Student | 373 | 028C | ||
| Student | 401 | 030C | ||
| Scientist | 560 | 018C | ||
| PhD-Student | 205 | 020C | ||
| Student | 373 | 028C | ||
| Student | 401 | 030C | ||
| Student | 361 | 025C | ||
| Scientist | 582 | 022C | ||
| PhD-Student | 361 | 25C | ||
| Scientist | 590 | 019C | ||
| PhD-Student | 583 | 029C | ||
| Student | 419 | 021C | ||
| Student | 373 | 028C | ||
| PhD-Student | 401 | 030C | ||
| Postdoc | 583 | 029C | ||
| Student | 361 | 025C | ||
| 373 | 028C | |||
| Secretary | 364 | 215 | ||
| Student | 361 | 025C | ||
| Scientist | 583 | 029C |
Externe Mitglieder
Dr. Thierry Lasserre, ICEA, France
Dr. Julieta Gruzko, UW, USA
Dr. Alexey Lokhov, RAS, Russia
Schlüsselpublikationen
Commissioning of the vacuum system of the KATRIN Main Spectrometer
KATRIN Collaboration
Journal of Instrumentation, Volume 11, April 2016
arxiv:1603.01014
A White Paper on keV Sterile Neutrino Dark Matter
M. Drewes, T. Lasserre, A. Merle, S. Mertens
submitted to Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) (2016)
arxiv:1602.04816
Sensitivity of Next-Generation Tritium Beta-Decay Experiments for keV-Scale Sterile Neutrinos
S. Mertens, T. Lasserre, S. Groh, G. Drexlin, F. Glück, A. Huber, A. W. P. Poon, M. Steidl, N. Steinbrink, C. Weinheimer
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) 1502 (2015) 02, 020
arxiv:1409.0920
Wavelet approach to search for sterile neutrinos in tritium beta- decay spectra
S. Mertens, K. Dolde, M. Korzeczek, F. Glück, S. Groh, R. D. Martin, A. W. P. Poon, M. Steidl
Physical Review D 91 (2015) 4, 042005
arxiv:1410.7684
Current Direct Neutrino Mass Experiments
G. Drexlin, V. Hannen, S. Mertens, C. Weinheimer
Advances in High Energy Physics, Volume 2013 (2013)
arxiv:1307.0101