KIP-Veröffentlichungen

Die Größenordnungsbestimmung der Neutrinomassen ist gegenwärtig eine zentrale Herausforderung der Teilchenphysik. Eine experimentelle Herangehensweise zur Lösung dieses Problems, ist die Analyse des Endpunkts des Zerfallsspektrums von 163Ho, welches unter Elektroneneinfang zerfällt. Dieser Ansatz wird zum Beispiel vom ECHo Experiment verfolgt. Derartige Experimente sind auf eine akkurate theoretische Beschreibung des Energiespektrums angewiesen. Daher sind hochaufgelöste Messungen der Energiespektren weiter Elektroneneinfangszerfälle mit aussagekräftiger Statistik notwendig um die Entwicklung solcher Theorien zu unterstützen. In dieser Arbeit wurde das Energiespektrum des Elektroneneinfangzerfalls von 193Pt gemessen. Dafür wurde das Zerfallsmaterial in den Absorbern eines Detektorarrays von Metallisch Magnetischen Kalorimetern eingeschlossen. Der Detektor wurde charakterisiert und anschließen ein ein erstes 193Pt Elektroneneinfangspektrum gemessen. Hierbei wurde eine externe 55Fe Röntgenquelle zwecks Energiekalibrierung verwendet um die Mittelpunktsenergien der 193Pt Linien zu bestimmen. Der Detektor zeigte eine moderate Energieauflösung mit einer Halbwertsbreite von 21 eV. Dies lag an einer zu geringen thermischen Leitfähigkeit zwischen Detektor und Kryostaten, die eine Betriebstemperatur des Detektors von 40mK zur Folge hatte. Weiterhin wurde die 193Pt Aktivität in implantierten Pixel bestimmt, die mit einem Maximalwert von 35mBq niedriger lag als erwartet. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen die Funktionsweise des 193Pt implantierten Detektors. Weiterhin lässt sich schlussfolgern, dass eine Verbesserung der Kühlung des Detektors bereits ausreicht um ein hochaufgelöstes Energiespektrum des Elektroneneinfangzerfalls von 193Pt zu messen.

The determination of the absolute scale of neutrino masses is a major challenge in particle physics. One experimental route pursued to to solve this challenge is the analysis of the electron capture decay in 163Ho, as for example done by the ECHo experiment. Those experiments rely on a precise theoretical description of the electron capture spectrum. To support the development of future theories, high resolution and high statistic measurements of different electron capture spectra are necessary. In this work the electron capture spectrum of 193Pt was measured be enclosing 193Pt in the absorbers of a detector array of metallic magnetic calorimeters. The detector chip was characterized and used to measure a first 193Pt spectrum. An external 55 Fe x-ray source was used to calibrate the energy scale and extract the peak energies of the 193Pt lines. The detector showed a moderate energy resolution of 21 eV (FWHM) due to a weak thermal contact leading to an effective operation temperature of 40mK. A detailed activity analysis of the implanted pixel was performed and a lower than expected 193Pt activity of up to 35mBq found. The results obtained in this work demonstrate that the detectors enclosing 193Pt are performing according to expectation. This suggests that improving the detector setup to reach a better cooling of the detectors will allow for performing a high energy resolution measurement of the 193Pt EC spectrum.