Введение
Эксперимент по измерению массы антинейтрино KATRIN - немецкая аббревиатура (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) для предприятия по измерению массы электронного антинейтрино с точностью до eV путем изучения спектра электронов, излучаемых от бета-распада трития. Эксперимент является признанным экспериментом CERN (RE14). Ядро аппарата - 200-тонный спектрометр. В 2015 году были завершены запускные измерения этого спектрометра, успешно проверив его основные свойства вакуума, передачи и фона. Эксперимент начал проводиться в октябре 2016 года. Открытие состоялось 11 июня 2018 года, с первыми измерениями трития экспериментом (так называемый первый тритий или FT 2 недель инженерного запуска в середине 2018 года). Прогнозируемая продолжительность эксперимента в то время составляла 5 лет. Первые научные измерения (так называемая первая кампания) были проведены 10 апреля 2019 года. В феврале 2022 года эксперимент объявил верхний предел mν < 0,8 eV c2 при 90% уровне доверия.
KATRIN is a German acronym (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) for an undertaking to measure the mass of the electron antineutrino with sub eV precision by examining the spectrum of electrons emitted from the beta decay of tritium. The experiment is a recognized CERN experiment (RE14). The core of the apparatus is a 200 ton spectrometer. In 2015, the commissioning measurements on this spectrometer were completed, successfully verifying its basic vacuum, transmission and background properties. The experiment began running tests in October 2016. The inauguration took place 11 June 2018, with the first tritium measurements by the experiment (the so called First Tritium or FT 2 week engineering run in mid 2018). The projected experiment duration at the time was 5 years. The first science measurements (so called first campaign) took place 10 April 2019. In February 2022, the experiment announced an upper limit of mν < 0.8 eV c–2 at 90% confidence level.
Строительство и сборка
[[Файл: 41567 2021 1463 рис. 1 HTML. На веб-сайте KATRIN представлена иллюстрация линии излучения KATRIN и ее основных компонентов. Вместо этого его перевозили по воде, вниз по Дунаю в Черное море, через Средиземное море и Атлантический океан в Роттердам, а затем вверх по Рейну в Карлсруэ. Этот 8600 км обход ограничивает перемещение по суше только до последних 7 км от доков Леопольдшафена до лаборатории. Строительство шло успешно, и к 2010 году на месте были несколько основных компонентов. Основная программа испытаний спектрометра была запланирована на 2013 год, а полная интеграция системы - на 2014 год. Эксперимент проводится в бывшем Forschungszentrum Karlsruhe, ныне Campus Nord Технологического института Карлсруэ.
Эксперимент
thumb "right" "right" "right" = 1.5 "right" Энергетический спектр электронов, излучаемых при бета-распад трития. Показаны три графика для различных масс нейтрино. Эти графики отличаются только в диапазоне около высокоэнергетической конечной точки; пересечение с абсциссой зависит от массы нейтрино. В эксперименте KATRIN спектр вокруг этой конечной точки измеряется с высокой точностью для получения массы нейтрино. [[Файл:Нейтриномассовая временная линия2022. Webp Saadthumb Saad Left Тайм-лайн измерений массы нейтрино различными экспериментами. По состоянию на сентябрь 2019 года эксперимент надеется достичь 3 измерений, каждый из которых включает 65 дней активного измерения, в течение года. Эксперимент считает, что для достижения целевой чувствительности 0,2 эВ (верхний предел массы нейтрино) требуется 1000 дней измерений. Таким образом, окончательные результаты ожидаются через 5-6 лет. Верхний предел февраля 2022 года составляет mν < 0,8 eV c2 при 90% CL в сочетании с предыдущей кампанией. Наряду с возможным наблюдением двойного бета-распада без нейтрино, KATRIN является одним из экспериментов с нейтрино, который, скорее всего, даст значительные результаты в ближайшем будущем.