Bachelorarbeit, 2022
75 Seiten
Neutrinos sind Elementarteilchen, die bei vielen Zerfallsprozessen entstehen. Dadurch, dass sie sehr massearm und elektrisch neutral sind, können sie nur schwer nachgewiesen werden. Die genaue Masse des (Elektron-) Neutrinos ist nicht bekannt, diese soll daher am Karlsruher Tritium Neutrino (Katrin)-Experiment indirekt über die kinetische Energie der bei Tritiumzerfall entstehenden Elektronen mit einer Sensitivität von 0,2 eV bestimmt werden.
Dazu werden diese vom Entstehungsort in der WGTS (fensterlose gasförmige Tritium-quelle) durch Magnetfelder adiabatisch zu Detektor und im Spektrometerbereich durch das „magnetic adiabatic collimation with electrostatic“ (MAC-E)-Prinzip nach Energie sortiert, sodass nur Elektronen mit Energie oberhalb einer, durch eine Spannung definierte, Grenzenergie detektiert werden. Durch die Form des Elektronspektrums, nahe dem kinematischen Endpunkt, kann auf die Neutrinomasse geschlossen werden.
Das Startpotential der Elektronenquelle wird durch die „Rearwall“ (RW) (eine goldbeschichtete Stahlscheibe) bestimmt, die jedoch mit der Zeit mit Tritium kontaminiert wird. Beim Zerfall von molekularem Tritium erhält das entstehende THe+-Ion einen bekannten Energieanteil der Zerfallsenergie, die sogenannte „final state distribution“ (FSD). Zerfällt Tritium auf der Oberfläche der RW, so erhält das entstehende Molekül jedoch einen unbekannten Energieanteil der Zerfallsenergie (unbekannte FSD). Dies führt zu einer Überlagerung der Elektronenspektren von fensterlose gasförmige Tritiumquelle (WGTS) und RW und ist daher eine systematische Unsicherheit in der Bestimmung der Neutrinomasse.
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