KATRIN
KATRINは、トリチウムのベータ崩壊から放出される電子のスペクトルを調べることにより、電子反ニュートリノの質量をeV未満の精度で測定することを目的としたドイツ語の頭字語（Ka rlsruhe Tri tium N eutrino Experiment）です。この実験は、認められたCERN実験（RE14）です。 装置の中核は200トンの分光計です。2015年に、この分光計の試運転測定が完了し、その基本的な真空、透過、およびバックグラウンド特性の検証に成功しました。実験は2016年10月にテストの実行を開始しました。開始は2018年6月11日に行われ、実験による最初のトリチウム測定が行われました（いわゆるFirstTritiumまたはFT2週間のエンジニアリングが2018年半ばに実行されました）。当時の予想実験期間は5年でした。最初の科学測定（いわゆる最初のキャンペーン）は2019年4月10日に行われました。
カールスルーエ工科大学へのメインスペクトロメータの輸送 コンテンツ
1 建設と組み立て
2 実験
3 重要性
4 外部リンク
5 参考文献
建設と組み立て
KATRINビームラインとその主要コンポーネントの図。
分光計は、デッゲンドルフのMANDWEGmbHによって製造されました。カールスルーエからわずか350kmですが、タンクの大きさのために陸上輸送は不可能でした。代わりに、それは水によって、ドナウ川を下って黒海へ、地中海と大西洋を通ってロッテルダムへ、そしてライン川を上ってカールスルーエへと輸送された。この8600kmの長さの迂回路は、レオポルドシェーフェン埠頭から実験室までの最後の7kmまでの限られた陸路移動です。
建設は2010年までに現場でいくつかの主要コンポーネントで順調に進みました。主要な分光計テストプログラムは2013年に予定され、完全なシステム統合は2014年に予定されていました。カールスルーエ工科大学。
実験
トリチウムベータ崩壊で放出された電子のエネルギースペクトル。異なるニュートリノ質量の3つのグラフが示されています。これらのグラフは、高エネルギーの終点に近い範囲でのみ異なります。横軸との交点はニュートリノの質量に依存します。KATRIN実験では、この終点付近のスペクトルを高精度に測定し、ニュートリノの質量を求めています。
さまざまな実験によるニュートリノ質量測定のタイムライン。
トリチウムのベータ崩壊は、最もエネルギーの少ないベータ崩壊の1つです。放出される電子とニュートリノは、それらの間でわずか18.6keVのエネルギーを共有します。KATRINは、この総エネルギーに非常に近い（わずか数eV離れた）エネルギーで放出された電子の数の非常に正確なスペクトルを生成するように設計されています。これは、非常に低いエネルギーのニュートリノに対応します。ニュートリノが質量のない粒子である場合、ニュートリノが運ぶことができるエネルギーに下限がないため、電子エネルギースペクトルは18.6keVの限界まで拡張する必要が一方、ニュートリノに質量がある場合、ニュートリノは常に少なくともその質量に相当する量のエネルギーをE = mc² だけ運び去る必要があり、電子スペクトルは総エネルギー限界を下回り、異なるものになるはずです。形。
ほとんどのベータ崩壊イベントでは、電子とニュートリノはほぼ等しい量のエネルギーを運び去ります。電子がほとんどすべてのエネルギーを消費し、ニュートリノがほとんどエネルギーを消費しない、KATRINにとって興味深いイベントは非常にまれであり、およそ1兆回の崩壊に1回発生します。検出器が圧倒されないように一般的なイベントを除外するために、電子は、全エネルギー制限より数eV低く設定された特定のしきい値より下のすべての電子を停止する電位を通過する必要がポテンシャルを通過するのに十分なエネルギーを持つ電子のみがカウントされます。
最初の測定キャンペーン（2019年4月10日から5月13日）の最初の結果は、2019年9月13日に公開されました。それらは電子ニュートリノの質量の上限を1.1eVにしました。
2019年9月の時点で、この実験では、1年間に65日間のアクティブな測定を含む3つの測定キャンペーンを達成することを望んでいます。実験では、0.2 eV（ニュートリノ質量の上限）の目標感度に到達するために1000日間の測定が必要であると考えています。したがって、最終的な結果は5〜6年で期待されます。
2022年2月の上限は、前のキャンペーンと組み合わせて、90％CLでmν <0.8 eV c –2です。
重要性
ニュートリノの正確な質量は素粒子物理学だけでなく宇宙論にとっても重要です。ニュートリノ振動の観測は、大量のニュートリノを支持する強力な証拠ですが、弱い下限しか与えません。
ニュートリノのない二重ベータ崩壊の観測の可能性とともに、KATRINは近い将来に重要な結果をもたらす可能性が最も高いニュートリノ実験の1つです。
外部リンク
コモンズには、KATRINに関連するメディアが
KATRINホームページ
カールスルーエにKATRINメインスペクトロメータが到着（写真）
KATRINデザインレポート2004
INSPIRE-HEPでのKATRIN実験記録
参考文献
^ 「CERNで認められた実験」。CERN科学委員会。CERN 。
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座標：49°05′45″ N 8°26′10″ E / 49.09583°N8.43611°E / 49.09583; 8.43611″