Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 2003
Programm und Abstracts der Sitzung T 505

Neutrinomassenbestimmung mit dem Mainzer Spektrometer

•Christine Kraus¹, Jochen Bonn¹, Beate Bornschein¹, Lutz Bornschein¹, Björn Flatt¹, Alojz Kovalik², Beatrix Müller¹, Ernst Wilhelm Otten¹, Jean-Pierre Schall¹, Thomas Thümmller¹ und Christian Weinheimer^1
1Institut für Physik,Joh. Gutenberg Universität, 55099 Mainz
²on leave from JINR, Dubna/Russia

Das Mainzer Neutrino Massenexperiment untersucht präzise den Endpunktsbereich des Tritium b Spektrums, um die Masse Elektron-Anitneutrinos zu bestimmen. Die Messungen werden mit einem MAC-E-Filter durchgeführt, was für Magnetische Adiabatische Collimation gefolgt von einem retardierenden elektrostatischen Filter steht. Ein MAC-E-Filter vereinigt zwei wichtige Eigenschaften: Hohe Auflösung und große Raumwinkelakzeptanz. Vergestellt wird eine gemeinsame abschließende Analyse der Daten von 98/99 und 2001 mit dem daraus resultierenden oberen Limit. Außerdem wurde das Auftreten eienr Anomalie im Spektrum untersucht, wie sie von der Troitsker Gruppe als monoenergetische Linie im b-Spektrum, knapp unterhalb des Endpunkts mit variierender Position und Amplitude berichtet wird. In den oben genannten Daten ist kein Hinweis auf eine solche Troitsk Anomalie zu finden. Diese Arbeit wurde gefördert vom Deutschen Bundesminsterium für Bildung und Forschung 06M/866I/5.

Status of Evidence for Neutrinoless Double Beta Decay

•H.V. Klapdor-Kleingrothaus, A. Dietz und I.V. Krivosheina
Max Planck Institut für Kernphysik, Heidelberg

The present experimental status in the search of neutrinoless double beta decay is reviewed, with emphasis on the first indication for this decay mode found in the Heidelberg-Moscow experiment, giving a first hint on lepton number violation and a Majorana structure of the neutrino. Future perspectives of the field are outlined.

Neue Ergebnisse für den neutrinobegleiteten Doppelbetazerfall von ⁷⁶Ge im Rahmen des Heidelberg-Moskau-Experiments

•Christian Dörr¹, Klapdor-Kleingrothaus H.V.², Dietz A.², Krivosheina I.², Mazza D.³ und Tomei C.^3
1bis 31.12.2002: MPI für Kernphysik, Heidelberg, seit 1.1.2003: Institut für experimentelle Kernphysik, Karlsruhe
²MPI für Kernphysik, Heidelberg
³Laboratori Nazionale del Gran Sasso, Assergi, Italy

Das Heidelberg-Moskau Untergundexperiment untersucht den Doppelbetazerfall von ⁷⁶Ge. Um das Signal für den neutrinobegleiteten Doppelbetazerfall aus dem Meßspektrum zu exrahieren, muß eine vollständige Monte Carlo-Simulation aller bekannten Untergrundkomponten erfolgen. Dieser Vortrag stellt ein neues auf Geant4 basierendes Simulationsprogramm vor, mit Hilfe dessen alle radioaktiven Untergrundkomponenten, Wechselwirkung mit kosmischen Myonen und erstmals auch der durch Neutronen induzierte experimentelle Untergrund simuliert wurde. Die neuesten Ergebnisse der Messungen und Simulation hinsichtlich des Doppelbetazerfalls von ⁷⁶Ge werden vorgestellt und diskutiert.

Die Sensitivität des KATRIN Experiments auf die Neutrinomasse

•Klaus Eitel für die KATRIN-Kollaboration
Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Kernphysik

Die absolute Massenskala von Neutrinos, die nicht mit Experimenten zu Neutrino-Oszillationen zugänglich ist, hat fundamentale Bedeutung in der Teilchen- und Astrophysik sowie der Kosmologie und stellt eine der wichtigsten Aufgaben der zukünftigen n-Physik dar. Das KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment KATRIN, das sich momentan in der Aufbauphase befindet, wird das Elektron-Spektrum des Tritium-b-Zerfalls ³H® ³He + e^- + [`(n)]_e am kinematischen Endpunkt bei 18.6 keV mit einer bisher unerreichten Energieauflösung von DE = 1 eV spektroskopieren. Somit wird KATRIN auf Neutrinomassen im sub-eV Bereich, dem kosmologisch interessanten Massenbereich, mit einer direkten und modellunabhängigen Messmethode sensitiv sein.

Ein Überblick über Prinzip und Aufbau des Experiments wird gegeben, Simulationen und Analysen der zu erwartenden Sensitivität werden vorgestellt.

Gefördert vom BMBF Förderschwerpunkt Astroteilchenphysik unter Nr. 05CK1VK1/7 und 05CK1UM1/5.

Umbau des Mainzer Neutrinomassenexperiments für KATRIN-Untergrunduntersuchungen

•B. Müller^1,2, J. Bonn¹, B. Flatt¹, A. Kovalik³, Ch. Kraus¹, E.-W. Otten¹, S. Sanchez¹, Th. Thuemmler^1,2 und Ch. Weinheimer² für die KATRIN-Kollaboration
¹Johannes Gutenberg-Universität Mainz
²Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik Bonn
³JINR Dubna, Prag

Im Frühjahr 2002 wurde das Mainzer Neutrinomassenexperiment umgebaut. Ziel des Umbaus war, die Elektrodenkonfiguration, die für das KATRIN-Experiment entwickelt wurden, mit dem bestehenden Mainzer Spektrometer (MAC-E-Filter) zu testen. Das umgebaute System sollte experimentell zwei mögliche Untergrundquellen beeinflussen können: a) Untergrundelektronen, die durch Wechselwirkungen des Restgases mit Elektronen, die aufgrund der elektromagnetischen Feldkonfiguration das Spektrometer nicht verlassen können, entstehen und b) Untergrundelektronen, die vom Material der Elektroden herrühren.

Ersteres, die Speicherung von Elektronen im Spektrometer, wurde durch den Einbau elektrostatischer Dipole eingeschränkt. Zweiteres wurde elektrostatisch mit der Abschirmung einer Elektrode durch ein Schirmgitter und magnetisch durch die Steigerung der Führungseigenschaften des Magnetfeldes durch erhöhte Feldstärken. Damit konnte die Untergrundzählrate auf ein Drittel gesenkt werden.

Gefördert vom BMBF Förderschwerpunkt Astroteilchenphysik unter Nr. 05CK1UM1/5.

Simulationen und Untergrundmessungen am Mainzer Neutrinomassenexperiment im Hinblick auf KATRIN

•Björn Flatt für die KATRIN-Kollaboration
Institut für Physik, Johannes Gutenberg Universität, 55099 Mainz

Eine sehr sensitive Methode zur direkten Bestimmung der Masse des Elektron-Neutrinos ist die präzise Spektroskopie des Tritium-b-Zerfalls am kinematischen Endpunkt bei 18.6 keV. Das geplante KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino) Experiment benutzt ein Spektrometer des MAC-E Filter Typs (Magnetic Adiabatic Collimation followed by an Electrostatic Filter) zur Energieanalyse der Elektronen mit einer Energieauflösung von DE = 1 eV, die es erstmals erlaubt, in den kosmologisch interessanten sub-eV Massenbereich vorzudringen.

Da das Signal zu Untergrundverhältnis eine wichtige Eingangsgrösse für die Sensitivität auf die Neutrinomasse ist, ist es erforderlich die Untergrundzählrate möglichst gering zu halten.Um ein besseres Verständnis der Untergrundprozesse zu erlangen wurden Messungen am umgebauten Mainzer Neutrinomassenexperiment durchgeführt. Die Resultate und ihre Auswirkungen auf KATRIN werden im Vortrag vorgestellt. Gefördert vom BMBF Förderschwerpunkt Astroteilchenphysik unter 05CK1UM1/5.

KATRIN: UHV-Messungen an einem Prototypentank und Status des elektrostatischen Vorspektrometers

•Lutz Bornschein für die KATRIN-Kollaboration
Universität Karlsruhe, Institut für experimentelle Kernphysik am Forschungszentrum Karlsruhe, Postfach 76021, D-76021 Karlsruhe

Eine sehr sensitive Methode zur direkten Bestimmung der Masse des Elektronantineutrinos ist die präzise Spektroskopie des Tritium-b-Zerfalls am kinematischen Endpunkt bei 18,6 keV. Das KATRIN (KArlsruher TRItium Neutrino) Experiment benutzt ein elektrostatisches Spektrometer zur Energieanalyse der Elektronen mit einer Energieauflösung von DE = 1 eV, die es erstmals erlaubt, in den kosmologisch interessanten sub-eV Neutrinomassenbereich vorzudringen.

Die erforderlichen Dimensionen des Spektrometers und die stringenten UHV-Forderungen (Enddruck < 10^-11 mbar) verdeutlichen die technologischen Herausforderungen bei KATRIN. Der Vortrag stellt erste Resultate von Vakuumtests mit einem Prototypentank vor und gibt einen Überblick über den aktuellen Status des im Aufbau befindlichen elektrostatischen Vorspektrometers.

Gefördert vom BMBF Förderschwerpunkt Astroteilchenphysik unter Nr. 05CK1VK1/7 und 05CK1UM1/5.

Single elctrode design for the Mainz spectrometer

•Salvador Sanchez und Jochen Bonn
Institut f\"r Physik, Joh. Gutenberg Universität, 55099 Mainz

The Mainz neutrinomass experiment stopped data taking and was converted into a test facility for the next generation tritium b decay experiment with sub-eV sensitivity KATRIN to be build at FZK Karlsruhe. One of the most important issues in this context is the understanding and the reduction of background. Background electrons may originate from the surface of the electrodes or be correlated with local traps in-between electrodes. To reduce this background the electrode system was simplified and a wire electrode was installed in the central part to shield the volume of the spectrometer from these electrons. A significant reduction in the background has been attained. As the remaining electrodes can be operated at the same potential we plan to extend a single grid electrode to the whole spectrometer to test the single electrode configuration proposed for KATRIN. Another source of background are trapped electrons in the spectrometer. To remove them the grid electrode is split to be operated as a dipole.

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Zuletzt geändert am 08.04.2003

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