Preizkus Karlsruhe Tritium Neutrino

Das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) ist ein Experiment zur direkten Messung der Masse des Elektron-Antineutrinos. Es wurde im Karlsruher Institut für Technologie zusammengebaut und begann im Jahr 2018 mit der Messung. Das Projekt kostet 60 Millionen Euro und dauert fünf Jahre. Etwa 200 Wissenschaftler aus fünf Ländern und zwei Kontinenten arbeiten daran. KATRIN soll das Betaspektrum von Tritium im Bereich seiner Höchstenergie mit einer Empfindlichkeit von 0,2 eV vermessen und die früheren Experimente in Mainz und Troizk um eine Größenordnung übertreffen. KATRIN untersucht den Betazerfall von gasförmigem Tritium, bei dem ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino emittiert werden. Die Energie des Zerfalls wird zwischen dem Tochterkern und den Teilchen aufgeteilt. Durch die Vermessung des Spektrums nahe der Maximalenergie lässt sich die Neutrinomasse bestimmen. Dazu werden zwei hintereinander angeordnete Spektrometer verwendet, die eine hohe Energieauflösung ermöglichen. Der Detektor misst die Elektronenenergie mit einer Genauigkeit von 1 eV. Um Untergrundsignalen entgegenzuwirken, ist das Hauptspektrometer mit Abschirmelektroden ausgestattet. Das Experiment hat bis 2024 die maximale Neutrinomasse auf 0,45 eV eingegrenzt. In den Jahren 2026 und 2027 wird KATRIN den Hauptbereich des Energiespektrums vermessen, um sterile Neutrinos zu suchen. Ein weiterer Umbau zu KATRIN++ soll die Messgenauigkeit verbessern. Die Messungen erfolgen mit einem Silizium-Halbleiterdetektor, der eine Energieauflösung von 200 eV erreicht. Die Elektronenfluss wird durch die Filter auf etwa 1 Elektron/s reduziert.