KIP-Veröffentlichungen

Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem Isotop ¹⁵⁷₆₅Tb, das durch Elektroneneinfang (EC) zerfällt. Es wird beschrieben, wie aus der Analyse des kalorimetrischen Spectrums von ¹⁵⁷₆₅Tb  die Restmasse des Neutrinos gewonnen werden kann und was die Vorteile dieses Isotops sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein erster Detektorprototyp, basierend auf einem metallischen magnetischen Kalorimeter, für die Messung des kalorimetrischer EC-Spektrums von ¹⁵⁷₆₅Tb aufgebaut und getestet. Eine sehr wichtige Eigenschaft dieses Detektors ist der Absorber mit implantierten Tb-Ionen, der den gesamten Raumwinkel von 4π um die radioaktiven Ionen herum abdeckt und eine sehr grosse Quateneffizienz über dem ganzen Energiebereich besitzt (ca. 100% für Energien kleiner als 20 keV  und 88% +/- 2%  bei 50 keV). Der Detektor wurde charakterisiert und es wurden keinen wesentlichen Abweichungen von den erwarteten Detektoreigenschaften gefunden. Aus den Intensitätsverhältnissen der Linien des gemessenen kalorimetrischen EC-Spektrums wurde der Q-Wert des Zerfalls zu Q=58.1 +/- 0.2 keV bestimmt. Dieser Wert ist signifikant kleiner als der derzeit akzeptierte Wert von Q=60.1 +/-0.3 keV  und aus bisherigen nicht-kalorimetrischen Messungen.

This bachelor thesis focuses on the isotope ¹⁵⁷₆₅Tb, which decays through electron capture. We describe how the analysis of the calorimetric spectrum of ¹⁵⁷₆₅Tb can be used to determine the rest neutrino mass and what could be the advantages of this isotope. A first detector prototype, based on a metallic magnetic calorimeter, has been prepared to measure the calorimetric EC spectrum of ¹⁵⁷₆₅Tb. A very important aspect of this detector is the absorber with implanted Tb ions and a 4π
geometry able to provide high quantum efficiency over all the energy range (about 100% for energies smaller than 20 keV
and 88% +/- 2% at 50 keV). The detector has been characterized and no substantial deviations from the expected performance have been found. The measured calorimetric spectrum allows to estimate the number of implanted Tb ions in the absorber as 4.3 +/- 0.4 x 10^9. Additionally, from the line intensity ratios we derived Q value of the decay to be 58.1 +/- 0.2 keV, which is smaller than the currently accepted value of 60.1 +/- 0.3 keV from previous non-calorimetric measurements.