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Nuklidkarte

schwarz=stabile Isotoperot = β+ instabile Isotopeblau = β- instabile Isotope

2

3

4

5

6

α - Zerfall

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β - ZerfallIsobare : A = konstant

Im Gegensatz zu α,γ-Strahlung sind die Elektronenspektren kontinuierlich -> Einführung des Neutrinos durch Pauli 1930

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β - Zerfall

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Fermi funktionEffekt des Coulomb-Pot.

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β - Zerfall - Charakterisierung verboten: l > 0 , unterdrückt

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β - ZerfallVerteilung der log ft Werte

Supererlaubte Übergängeerwartet: ft=3072 sec

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1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

rel.

rate

[a.u

.]

theoretical β spectrum near endpoint

mν = 0eV

mν = 1eV

Isotop: 3H Nur ca 10-13 Electronen im letzten eV

• (A,Z) → (A,Z+1) + e- + νe-

• n → p + e- + νe-

Experimentelle Grenzen: Mainz and Troitsk: mνe < 2.2 eV (95%CL)

β - Zerfall

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KATRIN-The ultimative Betazerfall Experiment

Sensitivität bis mνe < 0.2 eV (90% CL) Commisioning in 2008

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KATRIN

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• (A,Z) → (A,Z+1) + e- + νe

• (A,Z) → (A,Z+2) + 2 e- 0νββ

-

• (A,Z) → (A,Z+2) +2 e- + 2νe 2νββ

• n → p + e- + νe-

-Doppel Betazerfall

Betazerfall

Der doppelte Betazerfall

Änderung von Z bei 2 Einheiten, A bleibt konstant

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BedingungenWeizsäcker Massenformel nahe Minimum für konstantes A

m(Z,A) = const + 2bS(A /2 − Z)2

A2 + bCZ 2

A1/ 3 + meZ + δ

Paarungsenergie δ führt zur Aufspaltung:δ = 0 für gu, ug Kerneδ = - 12 MeV/A1/2 für gg Kerneδ = + 12 MeV/A1/2 für uu Kerne

β+

β−β+

O-OE-E A Even

Z

m

Zo

β−β− β−

β+β+

Es gibt 35 β-β- Isotope in der NaturDer einfache Betazerfall muss verboten sein!

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Beispiel - Ge76

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Spektrale Formen

Summenenergiespektrum der beiden Elektronen

0νββ: Peak bei Q-Wert des Kernübergangs

1 / T1/2 = PS * ME2 * (mν / me)2

Messgrösse: Halbwertszeit

Verbindung zur Neutrinomasse

Neutrino muss sein eigenes Antiteilchen sein und eine Masse besitzen

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Die Suche nach dem 0νββZerfall oder

Der seltenste von der Menschheit untersuchte ZerfallHauptarbeitsgebiet der Kernphysik der TU Dresden

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Heidelberg -MoscowGe-Halbleiterdetektorenenthalten 76Ge„Detektor zerfällt“

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0νpe

akre

gion

Spektrum

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Resultate

T1/2 > 1.9 x 1025 yr (90% CL) m < 0.35 eV

SSE

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Gamma-ZerfallBsp: 60Co Zerfall

Energiespektrum

γγ- Winkelkorrelation zur Bestimmung der Drehimpulse der angeregten Zustände

4+

0+

2+

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Gamma-ZerfallBsp:

http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/

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Kernspaltung

Spaltfragmente

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Kernreaktor- Prinzip

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Energiespektrumder Reaktorneutronen

Spaltquerschnitte

Einfangquerschnitte

Inelastische(n,n‘) Streuung an 238U gross