Exkursion des Physik-Leistungskurses zum KATRIN-Experiment

Der Physik-Leistungskurs der Jahrgangsstufe 2 besuchte am 2. Juni das Experiment, das im Februar 2022 auf der Titelseite der renommierten Fachzeitschrift „Nature Physics“ abgebildet war: das Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN) auf dem Campus Nord des KIT.

Grund für die Veröffentlichung war die Entdeckung, dass die Masse des Neutrinos – eines Elementarteilchens, das bei Kernreaktionen in der Sonne und beim Beta-Zerfall entsteht – auf 0,8 eV eingegrenzt werden konnte. In Kilogramm entspricht dies einer Zahl mit 37 Nachkommastellen.

Dass Neutrinos überhaupt eine Masse besitzen, war übrigens zunächst völlig unklar und folgte erst vor 20 Jahren aus Messergebnissen der Sonnen-Neutrinos, die sich nur mit sogenannten Neutrino-Oszillationen erklären ließen, wie C. Fengler in ihrem Einführungsvortrag erläutere, den Dr. Bornschein um zahlreiche Anekdoten aus der Geschichte des Experiments ergänzte.

Anschließend folgte die Besichtigung des riesigen Hauptspektrometers, in dem die Elektronen, mit denen die beim Zerfall von Tritium entstandenen Neutrinos indirekt beobachtet werden, mit elektrischen und magnetischen Feldern analysiert werden. Anschaulich erzählten Dr. Bornschein und Frau Fengler von den zahlreichen technischen Herausforderungen, die es zu meistern galt.

Datenanalyse-Spezialistin Fengler verdeutlichte am Schluss, dass Forschung vollkommen anders abläuft als die Demonstrationsexperimente in der Schule, die ja nur einen bereits bekannten Zusammenhang veranschaulichen sollen: In einem langwierigen Prozess werden die Algorithmen zunächst an Simulationsdaten getestet, bevor sie dann mit den echten Daten durchgerechnet werden. Zu diesem Zeitpunkt dürfen dann keine Änderungen am Programm mehr vorgenommen werden, um die Messergebnisse nicht unbewusst zu verfälschen.

Herzlichen Dank an Frau Fengler, Hn. Dr. Bornschein und Hn. Dr. Schlösser für die sehr informative und kurzweilige Exkursion!

J. Merkert