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ELEMENTARTEILCHENPHYSIK
Die Masse des Neutrinos im Visier
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Heidelberg
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16. April 2015

Die genaue Masse des Neutrinos gehört noch immer zu den unbekannten Größen der Teilchenphysik, ist jedoch für das Verständnis der Teilchenwelt außerordentlich wichtig. Eine neue Forschergruppe will daher ein neues Detektorverfahren entwickeln und anwenden. Die Hoffnung ist, die Neutrinomasse damit genauer als zuvor bestimmen zu können.

Sonne

Neutrinoquelle Sonne: Milliarden Neutrinos strömen von der Sonne ins All. Ihre Masse ist bislang unbekannt. Bild: NASA/SDO/AIA

Die Masse des Elementarteilchens Neutrino zu bestimmen, gehört zu den Hauptzielen einer neuen Forschergruppe, die mit Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) an der Universität Heidelberg eingerichtet wird. Für die Forschungsarbeiten, die im April 2015 begonnen haben, stellt die DFG über einen Zeitraum von drei Jahren rund zwei Millionen Euro zur Verfügung.

Neben Physikern der Universität in Heidelberg sind daran Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg sowie der Universitäten Mainz und Tübingen beteiligt. Sprecher der DFG-Forschergruppe "Neutrino Mass Determination by Electron Capture in Holmium-163" (ECHo) ist Prof. Dr. Christian Enss vom Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg.

"Über lange Zeit wurde das neutrale Elementarteilchen Neutrino für masselos gehalten, was sich als falsch herausgestellt hat. Seitdem wird weltweit in der Teilchenphysik der fundamentalen Aufgabe nachgegangen, die äußerst geringe Masse der Neutrinos zu bestimmen", erklärt Enss. Um der Antwort auf die Frage, was ein Neutrino wiegt, näherzukommen, will die neu eingerichtete Forschergruppe eine spezielle Detektortechnologie - sogenannte magnetische Mikrokalorimeter - entwickeln und einsetzen.

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Im Experiment wird mit diesen Detektoren das Zerfallsspektrum des radioaktiven Elements Holmium-163 mit hoher Präzision gemessen. Holmium-163, erläutert Enss, zerfällt zu Dysprosium-163, wenn aus der Holmium-Hülle ein Elektron vom Kern "eingefangen" wird. Dabei wird zugleich ein Neutrino ausgesendet. Die fehlende Energie am Endpunkt des Zerfallsspektrums soll Aufschluss über die Neutrinomasse geben.

"Wir wollen diesen Ansatz langfristig so weiterentwickeln, dass daraus die empfindlichste direkte Methode zur Bestimmung der Masse von Neutrinos wird", so der Heidelberger Physiker zu den Zielen des Vorhabens. Die Wissenschaftler erhoffen sich darüber hinaus neues Grundlagenwissen über Elementarteilchen generell. "Die neue Detektortechnologie hält zudem ein hohes Potential für weitere Experimente in der Teilchenphysik und angrenzenden Fachgebieten bereit", so Christian Enss. Die Heidelberger Arbeiten im Rahmen der DFG-Forschergruppe ECHo werden mit rund 1,4 Millionen Euro gefördert.

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