Neues Limit für Neutrinomasse
Neben den Photonen, den masselosen elementaren Quanten des Lichts, sind Neutrinos die häufigsten Teilchen im Universum. Da sie eine sehr kleine Masse besitzen, die von Null verschieden ist, spielen diese „Leichtgewichte im Universum“ eine wichtige Schlüsselrolle in Kosmologie und Teilchenphysik. Die weltweit genaueste Waage für Neutrinos ist das internationale Experiment „KATRIN“ am Karlsruher Institut für Technologie, an dem auch Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) beteiligt sind. Mit dem Experiment ist es den Wissenschaftlern jetzt gelungen, die Masse der Neutrinos mit bisher unerreichter Genauigkeit zu bestimmen und sie auf kleiner als ein Elektronenvolt einzugrenzen – was um einiges genauer ist als alle bisher durchgeführten Laborexperimente.
„Dass KATRIN nach einer Messkampagne von nur wenigen Wochen im Frühjahr 2019 bereits die weltbeste Sensitivität für die Neutrinomasse besitzt und die mehrjährigen Messungen der Vorgängerexperimente um einen Faktor zwei verbessert, zeigt das außerordentlich hohe Potenzial unseres Projekts“, betont Prof. Dr. Christian Weinheimer vom Institut für Kernphysik der WWU, langjähriger Co-Sprecher von KATRIN.
Die münstersche Arbeitsgruppe um Christian Weinheimer leistete in den vergangenen Jahren wesentliche Beiträge zum KATRIN-Experiment. So wurden das etwa 700 Quadratmeter große Drahtelektrodensystem des Spektrometers, die präzise Hochspannung sowie mehrere Kalibrationsquellen in Münster entwickelt und gefertigt. Hier hat das Team aus Physikern, Ingenieuren und Technikern mit den Werkstätten des Instituts besondere wissenschaftliche Instrumente höchster Genauigkeit geschaffen. Auch bei der jetzt präsentierten ersten Neutrinomassen-Analyse haben die Münsteraner große Anteile: Die wichtige Antwortfunktion des Experiments wurde mit einer neuen Flugzeitmethode gemessen. „Ohne diese neuen Methoden hätten wir diese Genauigkeit in so kurzer Zeit nie erreichen können“, unterstreichen die beiden Taskleiter Dr. Volker Hannen und Dr. Alexey Lokhov von der WWU.
An der KATRIN-Kollaboration sind 20 Institutionen aus sieben Ländern beteiligt. Neben dem Karlsruher Institut für Technologie sind die deutschen Mitglieder: die Humboldt Universität zu Berlin, die Universität Bonn, die Hochschule Fulda, das Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, die Universität Mainz, das Max-Planck-Institut für Physik in München, die Technische Universität München, die Universität Münster und die Universität Wuppertal.