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Neutrinos sind eine Teilchenklasse der [[Leptonen]], wobei sie in drei verschiedenen Generationen auftreten können, wobei diese jeweils denen der geladenen [[Leptonen]] entsprechen. Es gibt somit das [[Elektron]]-Neutriono ($\nu_e$), das [[Muon]]-Neutrino ($\nu_\mu$) und das [[Tauon]]-Neutrino ($\nu_\tau$).

Neutrinos werden in einer Vielzahl von Prozessen erzeugt, einschließlich nuklearer Reaktionen in Sternen, bei der Kernspaltung in Reaktoren, bei der Wechselwirkung kosmischer Strahlen mit der Atmosphäre und in Beschleunigerexperimenten. Sie interagieren nur über die [[schwache Wechselwirkung]] und Gravitation, was ihren Nachweis außerordentlich schwierig macht. Ihre fast masselose Natur und die Fähigkeit, Materie ohne Wechselwirkung zu durchdringen, machen Neutrinos zu einem einzigartigen Fenster für die Untersuchung kosmischer Ereignisse und Objekte​​.


# Nachweis von Neutrinos
Der erste definitive Nachweis von Neutrinos erfolgte durch das [[Projekt Poltergeist]], geleitet von Fred Reines. Dieser Durchbruch wurde durch die Koinzidenztechnik ermöglicht, wobei ein Neutrinodetektor namens "Herr Auge" eingesetzt wurde, der aus einem Flüssigszintillator und 90 [[Photomultiplier]] Tubes (PMTs) bestand​​. Das Neutrino wurde zuerst von *Pauli* postuliert und wurde aufgrund des $\beta$-Spektrums vorhergesagt. Ohne die Existenz des Neutrinos wäre aufgrund der Viererimpulserhaltung das Spektrum beschrieben durch eine $\delta$-Distribution, experimentell zeigt sich jedoch eine ausgedehnte Verteilung,  dessen genauer Verlauf von der *Masse* der **Neutrinos** abhängt.
![[KATRIN_Spectrum.svg]]
## Homestake Experiment
Ein weiterer Nachweis der Existenz von Neutrinos wurde mithilfe des Homestake Experiments vollzogen. Das Homestake-Experiment, durchgeführt von Raymond Davis Jr. und John N. Bahcall Ende der 1960er Jahre, zielte darauf ab, solare Neutrinos zu erfassen und zu zählen, die durch Kernfusion in der Sonne entstehen. Es nutzte einen Tank mit Perchloroethylen tief unter der Erde, um Neutrinos zu detektieren. Dieses Experiment war das erste, das solare Neutrinos erfolgreich detektierte, wobei die Ergebnisse nur ein Drittel der vorhergesagten Anzahl betrugen und so das solare Neutrinoproblem schufen. Später wurde die Diskrepanz durch Neutrino-Oszillation erklärt, was Davis einen Teil des Nobelpreises für Physik 2002 einbrachte​. Der Nachweis beruhte darauf einige wenige $\ce{Ar}$ -Atome nachzuweisen, welche durch eine inverse Beta-Reaktion aus den Chloratomen entstanden.
# Masse
## Neutrino Oszillation
Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften der Neutrinos ist ihre Fähigkeit zur Oszillation, d.h. die Umwandlung von einem Flavour in einen anderen während der Fortbewegung. Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass Neutrinos Masse besitzen, da die Oszillation eine Überlagerung von Masseneigenzuständen voraussetzt. Die Entdeckung der Neutrino-Oszillationen hat unser Verständnis von Neutrinos vertieft und wurde durch die Vergabe des Nobelpreises im Jahr 2015 gewürdigt​​.

![[Super-Kamiokande]]

## Neutrino Massenmessung
Das [[KATRIN]]-Experiment, ein 70 Meter langer Versuchsaufbau, zielt auf die direkte, modellunabhängige Messung der Neutrinomasse ab. Durch jahrelange Beobachtungen und die Analyse des Spektrums am Endpunkt der Tritium-Betazerfälle (siehe [[Kernprozesse#Der Beta-Zerfall]]) versucht KATRIN, die Masse der Neutrinos zu bestimmen. Bisherige Ergebnisse haben zu einer oberen Grenze der Neutrinomasse geführt, die wichtige Einschränkungen für Theorien jenseits des Standardmodells liefert​​. Somit ist die Masse mit $CL = \pu{90 \%}$
$$
m_{\nu} < \pu{0.8 eV}
$$
[[Einheiten und Größenordnungen]]



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