Den Geisterteilchen auf der Spur - Neutrinos auf der Waagschale von KATRIN

Seitdem sie im Jahr 1930 durch eine Hypothese des theoretischen Physikers Wolfgang Pauli Einzug in die Welt der Teilchenphysik hielten, galten Neutrinos als masselose und kaum nachweisbare "Geisterteilchen". Notorisch schwer in Detektoren einzufangen sind sie tatsächlich - jedoch wissen wir seit den Erkenntnissen der im Jahr 2015 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichneten Neutrino-Oszillations-Experimente, dass die Neutrinos doch eine Masse besitzen müssen. Diese ist jedoch winzig klein im Vergleich zu den Massen anderer Teilchen, was den Wissenschaftlern Rätsel aufgibt.

Mit dem KATRIN-Experiment entsteht derzeit am Karlsruher Institut für Technologie die genaueste Teilchenwaage der Welt, mit der ein internationales Forscherteam der Masse der Neutrinos endlich auf die Spur kommen will. Dazu benutzen die Wissenschaftler u.a. einen 24 m langen und 10 m durchmessenden Edelstahltank unter Hochspannung, in dem außerdem Ultrahochvakuum herrscht. Dies ist nur eine von vielen technischen Herausforderungen, denen die Physiker begegnen müssen, um das Rätsel der Neutrinomassen zu ergründen.

Zur Person

Die Welt der Elementarteilchen und die moderne Astrophysik faszinieren Kathrin Valerius bereits seit ihrem Physikstudium an der Universität Bonn gleichermaßen. Ihr wissenschaftlicher Werdegang führte sie an die Schnittstelle dieser beiden Gebiete: die Astroteilchenphysik. Auf diesem jungen Forschungsfeld widmete sie sich zwei ganz unterschiedlichen Themen: Bis hin zur Promotion, die sie 2009 an der Universität Münster abschloss, wirkte sie mit am Design des KATRIN-Experiments zur Messung der Neutrinomasse. Als Postdoktorandin am Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) erforschte sie danach beim H.E.S.S.-Experiment hochenergetische Gammastrahlung aus kosmischen Quellen wie Pulsaren, mit Forschungsaufenthalten in Namibia und am Laboratoire Astroparticule et Cosmologie (APC) in Paris. Neben ihrer Forschungs- und Lehrtätigkeit engagiert sich Kathrin Valerius auch leidenschaftlich bei der Vermittlung wissenschaftlicher Themen für die breite Öffentlichkeit. Seit 2014 ist sie zurück beim KATRIN-Experiment und leitet am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine unabhängige Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe, die sich vorrangig mit Analyseaufgaben beschäftigt.