KIP-Veröffentlichungen

Ziel des „electron capture in ¹⁶³Ho-Experiments (ECHo) ist es, die effektive ElektronNeutrinomasse durch Analyse des schwachen Zerfalls von ¹⁶³Ho direkt zu messen. Hierfür wird die gesamte Energie eines jeden Zerfalls – abgesehen von der Energie des ElektronNeutrinos, welches bei diesem Prozess erzeugt wird – kalorimetrisch mithilfe von metallischen magnetischen Kalorimetern (MMCs) bei Millikelvin-Temperaturen gemessen. In der Endpunkt-Region des resultierenden Energiespektrums hat eine endliche ElektronNeutrinomasse erheblichen Ein?uss auf die Form des Spektrums. Ist die zugrundeliegende Theorie bekannt, so können systematische Unsicherheiten reduziert werden, was zu einer höheren Sensitivität bezüglich der e?ektiven Elektron-Neutrinomasse führt.

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Messung des ¹⁶³Ho-Spektrums durchgeführt. Hierfür wurde ein 64-Pixel-MMC-Array des ECHo-1k Designs verwendet, wobei ¹⁶³Ho in einer Silberschicht implantiert war. Eine Gesamtstatistik von ca. 5 · 10⁶ Counts wurde mit einer Energieauflösung von E_FWHM=5.18 eV bei E=411 eV gemessen, was ermöglichte dieses Spektrum mit einer vorherigen Messung zu vergleichen, bei welcher ¹⁶³Ho in Gold implantiert war. Wie erwartet konnte kein Unterschied in der Form des Spektrums festgestellt werden. Dank eines effektiveren Algorithmus, welcher zur Datenreduktion verwendet wurde, war eine bessere Analyse des niederenergetischen Teils des Spektrums möglich. Zudem wurde die erreichbare Sensitivität auf die Elektron-Neutrinomasse in Abhängigkeit der Detektor-Performance mit einem Schwerpunkt auf dem Ein?uss einer beobachteten höheren Zählrate in der Nähe des Endpunkts des Spektrums untersucht.

The aim of the electron capture in ¹⁶³Ho experiment (ECHo) is to directly measure the effective electron neutrino mass analyzing the weak decay of ¹⁶³Ho. Therefore, the entire energy of each decay event – except for the energy of the emitted electron neutrino created in this process – is measured calorimetrically using metallic magnetic calorimeters (MMCs) operated at millikelvin temperature. In the endpoint region of the resulting energy spectrum, the spectral shape is highly influenced by a finite effective electron neutrino mass. A precise knowledge of the underlying theory allows for reducing the systematic uncertainties and therefore to achieve higher sensitivity on the effective electron neutrino mass.

In this thesis, a measurement of the ¹⁶³Ho spectrum has been performed using a 64-pixel MMC array with an ECHo-1k design in which ¹⁶³Ho was implanted in a silver layer. A total statistics of about 5 · 10⁶ counts has been acquired with an energy resolution of E_FWHM=5.18 eV at E=411 eV that allowed for comparing the spectral shape with a previous measurement where ¹⁶³Ho was implanted in gold. As expected, no di?erences in the shape have been detected. Thanks to an improved algorithm used for data reduction, a better analysis of the low energy part of the spectrum was possible. Additionally, the achievable sensitivity on the effective electron neutrino mass depending on the detector performance was studied with an emphasis on the in?uence of an observed enhancement of count rate towards the endpoint of the spectrum.