P_E_T_E_R
Aktives Mitglied
Eigentlich fast unglaublich, dass wir immer noch nicht wissen, wie groß die Masse der Neutrinos ist.
1930 von Wolfgang Pauli zur Erklärung des Betazerfalls postuliert, 1956 von Cowan und Reines erstmals experimentell nachgewiesen, beschäftigt sich die Physik und Astrophysik nun schon ein dreiviertel Jahrhundert mit diesen mysteriösen Teilchen und versteht immer noch längst nicht alles. Inzwischen kennt man drei verschiedene Generationen von Neutrinos, welche dem Elektron, dem Myon, und dem Tauon zugeordnet sind. Die Masse der Neutrinos wurde lange Zeit zu null angenommen, inzwischen weiß man, dass sie eine, wenn auch sehr geringe, von Null verschiedene Masse haben müssen. Man konnte aber bislang immer nur ständig kleiner werdende Obergrenzen messen.
Die Beobachtung von Neutrinos von der Supernova SN 1987A in guter zeitlicher Übereinstimmung mit dem Eintreffen von optischen Signalen fixierte eine Obergrenze von 16 eV für die Masse der Neutrinos.
Die Standardmethode zur Messung der Neutrinomasse im Labor beruht auf einer genauen kinematischen Analyse eben jenes Betazerfalls, welcher ja die Existenz eines solchen Teilchens erfordert. Insbesondere untersucht man dabei den Betazerfall von Tritium, dem schweren Wasserstoffisotop, dessen Kern neben dem Proton noch zwei Neutronen enthält:
3H -> 3He + e- + ν
Die Masse des Helium-Isotops 3He ist geringfügig kleiner als die des ursprünglichen Wasserstoff-Isotops 3H. Die überschüssige Energie entsprechend diesem Massendefizit verteilt sich dann in Form von Bewegungsenergie auf die Reaktionsprodukte. Aus der genauen Messung der maximalen Energie des Zerfallselektrons, der sog. Endenergie des Betaspektrums, lässt sich dann im Prinzip die Masse des Neurinos bestimmen.
Soweit zum Prinzip. In der Praxis ist das aber alles andere als einfach, zumal die Ereignisrate mit zunehmender Annäherung an die Endenergie abnimmt und außerdem eine Vielzahl von systematischen Effekten die Interpretation der Messergebnisse erschwert. So haben sich denn im Verlauf eines halben Jahrhunderts schon unzählige Experimentiergruppen bislang vergeblich bemüht, eine von null verschiedene Neutrinomasse zu finden. Hin und wieder gab es Berichte von solchen vermeintlich positiven Resultaten, die dann aber von anderen noch genaueren Experimenten widerlegt wurden. Bis zum jetzigen Zeitpunkt gibt es nur eine obere Grenze von 2 eV für die Masse des Elektron-Neutrinos.
Hier sind ein paar Links zur jüngeren Geschichte dieser Experimente:
Direct Neutrino Mass Search
Current Direct Neutrino Mass Experiments
Troitsk nu-mass II experiment
Das Mainzer Neutrinomassenexperiment
KATRIN
Das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) ist nun die neueste Evolutionsstufe dieser langen Serie von Anstrengungen zur direkten Messung der Neutrinomasse. Man hofft damit, die Empfindlichkeit der früheren gleichartigen Experimente in Mainz und Troizk nochmal um eine Größenordnung auf 0,2 eV steigern zu können.
Experiment to weigh 'ghost particles' starts in Germany
Scientists in Germany have flipped the switch on a 60 million euro machine designed to help determine the mass of the universe's lightest particle.
The Karlsruhe Tritium Neutrino experiment, or KATRIN, began tests Friday and is expected to begin making actual measurements next year.
Physicists at the Karlsruhe Institute of Technology hope the 200-metric-ton device will narrow down or even pinpoint the actual mass of neutrinos.
1930 von Wolfgang Pauli zur Erklärung des Betazerfalls postuliert, 1956 von Cowan und Reines erstmals experimentell nachgewiesen, beschäftigt sich die Physik und Astrophysik nun schon ein dreiviertel Jahrhundert mit diesen mysteriösen Teilchen und versteht immer noch längst nicht alles. Inzwischen kennt man drei verschiedene Generationen von Neutrinos, welche dem Elektron, dem Myon, und dem Tauon zugeordnet sind. Die Masse der Neutrinos wurde lange Zeit zu null angenommen, inzwischen weiß man, dass sie eine, wenn auch sehr geringe, von Null verschiedene Masse haben müssen. Man konnte aber bislang immer nur ständig kleiner werdende Obergrenzen messen.
Die Beobachtung von Neutrinos von der Supernova SN 1987A in guter zeitlicher Übereinstimmung mit dem Eintreffen von optischen Signalen fixierte eine Obergrenze von 16 eV für die Masse der Neutrinos.
Die Standardmethode zur Messung der Neutrinomasse im Labor beruht auf einer genauen kinematischen Analyse eben jenes Betazerfalls, welcher ja die Existenz eines solchen Teilchens erfordert. Insbesondere untersucht man dabei den Betazerfall von Tritium, dem schweren Wasserstoffisotop, dessen Kern neben dem Proton noch zwei Neutronen enthält:
3H -> 3He + e- + ν
Die Masse des Helium-Isotops 3He ist geringfügig kleiner als die des ursprünglichen Wasserstoff-Isotops 3H. Die überschüssige Energie entsprechend diesem Massendefizit verteilt sich dann in Form von Bewegungsenergie auf die Reaktionsprodukte. Aus der genauen Messung der maximalen Energie des Zerfallselektrons, der sog. Endenergie des Betaspektrums, lässt sich dann im Prinzip die Masse des Neurinos bestimmen.
Soweit zum Prinzip. In der Praxis ist das aber alles andere als einfach, zumal die Ereignisrate mit zunehmender Annäherung an die Endenergie abnimmt und außerdem eine Vielzahl von systematischen Effekten die Interpretation der Messergebnisse erschwert. So haben sich denn im Verlauf eines halben Jahrhunderts schon unzählige Experimentiergruppen bislang vergeblich bemüht, eine von null verschiedene Neutrinomasse zu finden. Hin und wieder gab es Berichte von solchen vermeintlich positiven Resultaten, die dann aber von anderen noch genaueren Experimenten widerlegt wurden. Bis zum jetzigen Zeitpunkt gibt es nur eine obere Grenze von 2 eV für die Masse des Elektron-Neutrinos.
Hier sind ein paar Links zur jüngeren Geschichte dieser Experimente:
Direct Neutrino Mass Search
Current Direct Neutrino Mass Experiments
Troitsk nu-mass II experiment
Das Mainzer Neutrinomassenexperiment
KATRIN
Das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) ist nun die neueste Evolutionsstufe dieser langen Serie von Anstrengungen zur direkten Messung der Neutrinomasse. Man hofft damit, die Empfindlichkeit der früheren gleichartigen Experimente in Mainz und Troizk nochmal um eine Größenordnung auf 0,2 eV steigern zu können.
Experiment to weigh 'ghost particles' starts in Germany
Scientists in Germany have flipped the switch on a 60 million euro machine designed to help determine the mass of the universe's lightest particle.
The Karlsruhe Tritium Neutrino experiment, or KATRIN, began tests Friday and is expected to begin making actual measurements next year.
Physicists at the Karlsruhe Institute of Technology hope the 200-metric-ton device will narrow down or even pinpoint the actual mass of neutrinos.