Neue DFG-Forschergruppe: „Was wiegt ein Neutrino?“

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 Ruperto Carola 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“, sagt Prof. Enss. Um der Antwort auf die Frage, was ein Neutrino wiegt, näherzukommen, will die neu eingerichtete DFG-Forschergruppe eine spezielle Detektortechnologie – sogenannte magnetische Mikrokalorimeter – entwickeln und einsetzen.

Im Experiment wird mit diesen Detektoren das Zerfallsspektrum des radioaktiven Elements Holmium-163 mit hoher Präzision gemessen. Wie Prof. Enss erläutert, zerfällt Holmium-163 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“, sagt der Heidelberger Physiker.

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“, betont Christian Enss. Die Heidelberger Arbeiten im Rahmen der DFG-Forschergruppe ECHo werden mit rund 1,4 Millionen Euro gefördert.

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