Das internationale KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (KATRIN) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat eine wichtige Barriere in der Neutrinophysik mit Relevanz für die Teilchenphysik und Kosmologie durchbrochen. Aus den aktuell in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlichten Daten lässt sich eine Obergrenze von 0,8 Elektronenvolt (eV) für die Masse des Neutrinos ableiten. Diese Ergebnisse ermöglichten es dem KATRIN-Forscherteam, die Masse dieser „Leichtgewichte des Universums“ mit bisher unerreichter Präzision einzugrenzen.
An dem Experiment und den neuen Resultaten ist Prof. Dr. Christian Weinheimer von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster mit seiner Arbeitsgruppe am Institut für Kernphysik maßgeblich beteiligt - er fungiert mit Prof. Dr. Guido Drexlin vom KIT als Co-Sprecher. „Bei der Bestimmung der Energieverlustfunktion mit unserer neuen Flugzeitmethode und bei der Präzisionshochspannung haben wir jetzt schon genauere Messungen erreicht, als wir uns je vorgestellt hatten“, betont Dr. Volker Hannen, Mitarbeiter der münsterschen Arbeitsgruppe.
Zum Hintergrund
Neutrinos sind die häufigsten, aber auch exotischsten Elementarteilchen. Ohne eine Messung der Neutrinomasse, wie sie KATRIN zum Ziel hat, wird das Verständnis des Universums unvollständig bleiben. Da Physiker die Neutrinos nicht im herkömmlichen Sinne wiegen können, bestimmen sie mit dem Experiment beim radioaktiven Zerfall des Wasserstoffisotops Tritium die minimale Energie der Neutrinos (Maßeinheit: Elektronenvolt) aus dem Energiespektrum der ebenfalls beim Zerfall emittierten Elektronen. Diese minimale Energie entspricht der Neutrinomasse.
Die Arbeitsgruppe um Christian Weinheimer – ein Team aus Physikern, Ingenieuren und Technikern – konzipierte in den vergangenen Jahren mit den Werkstätten des Instituts wissenschaftliche Instrumente von höchster Genauigkeit. Außerdem entwickelten die Münsteraner neue Methoden in der Datenanalyse und für noch empfindlichere Messungen, darunter eine neue Flugzeitmethode. Eine Flugzeitmethode ist ein Verfahren, mit der die gesuchte physikalische Größe auf der Basis der Flugzeit von Teilchen zwischen zwei Punkten bestimmt wird.
WWU Münster
Titelbild: Darstellung des KATRIN-Experiments. Die neuen Ergebnisse ermöglichten es, die Masse von Neutrinos mit bisher unerreichter Präzision einzugrenzen./© Leonard Köllenberger für die KATRIN Kollaboration