Challenge #49

Wie schwer sind Neutrinos?

Diese unscheinbare Frage gehört zu den wichtigsten Fragestellungen in der modernen Teilchenphysik und Kosmologie. Der Antwort einen großen Schritt näher bringt uns das Karlsruher Tritium Neutrino Experiment (KATRIN).

Wie groß ist die Masse der leichtesten, bekannten Elementarteilchen? Neutrinos geben uns auch mehr als 90 Jahre nach ihrer Postulierung noch zahlreiche Rätsel auf. Denn ihre bis heute unbekannte Masse zu bestimmen ist technologisch äußerst anspruchsvoll. Die Entdeckung von Neutrino-Oszillationen beweist zwar, dass Neutrinos eine Masse besitzen, erlaubt aber keine Bestimmung dieser wichtigen Größe. Am Karlsruher Institut für Technologie ist KATRIN in der Lage, Neutrinos mit bisher unerreichter Genauigkeit auf die weltweit sensitivste Waagschale für Elementarteilchen zu legen – und zwar durch die Messung der fehlenden Energie von Elektronen, die in der Kernumwandlung von Tritium zusammen mit Neutrinos frei werden. Seit dem Beginn der mehrjährigen Messungen im Jahr 2019 konnte die Neutrinomasse bereits deutlich eingeschränkt werden. Zentral sind dabei ein riesiges, hochauflösendes Spektrometer und eine ultra-stabile, kryogene Tritiumquelle.

Die KATRIN-Kollaboration, an der 20 Institutionen aus 7 Ländern beteiligt sind, ist nicht nur ein weithin sichtbarer Leuchtturm für die Grundlagenforschung und einzigartiges High-Tech Instrument, sondern auch ein ausgezeichnetes Beispiel für Kooperation und erstklassige Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses.

(Headerbild: M. Zacher/KATRIN Collaboration)

Video: Wie viel wiegt ein Neutrino? Das KATRIN-Experiment am KIT

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