15.06.2022
Mainzer Doktorandin erhält für ihre Dissertation zum Project 8 Experiment den Dissertationspreis der DPG und den „Professor-Herminghaus-Preis“ der Freunde der Universität Mainz e.V.
Gleich doppelten Grund zur Freude hat Dr. Christine Claessens: Die ehemalige Doktorandin in der Gruppe von Prof. Dr. Sebastian Böser am Exzellenzcluster PRISMA+ erhielt für ihre Doktorarbeit zwei Preise. Der Dissertationspreis der Sektion Materie und Kosmos der Deutschen Physikalischen Gesellschaft wurde Ende März bei der virtuellen DPG-Frühjahrstagung in Heidelberg vergeben. Im Rahmen eines Symposiums hielten vier Finalisten und Finalistinnen einen Vortrag – unter ihnen Christine Claessens. Im Ergebnis wurde ihr der mit insgesamt 1.500 Euro dotierte Preis gemeinsam mit Dr. Sarah Schröder (DESY) verliehen.
Zudem wurde sie als Preisträgerin des „Professor-Herminghaus-Preises“ der Freunde der Universität Mainz e.V. ausgewählt. Der Preis wird 2022 zum zweiten Mal für besondere Dissertationen aus dem Bereich Physik vergeben. Er ist benannt nach dem im Mai 2020 verstorbenen Helmut Herminghaus, der lange Professor am Institut für Kernphysik der JGU und maßgeblich an der Konzeption und am Bau des Teilchenbeschleunigers MAMI beteiligt war. Der Preis ist mit 2.500 € dotiert und wird beim Dies Academicus am 29. Juni verliehen.
„In meiner Doktorarbeit habe ich mich mit dem Project 8 Experimente beschäftigt, mit dem wir die Neutrinomasse direkt messen wollen“, so die Preisträgerin. Neutrinos sind elementare Teilchen der Materie. Seit ihrer Entstehung nach dem Urknall beeinflussen sie die Struktur des Universums. Im Standardmodell der Teilchenphysik haben Neutrinos überhaupt keine Masse – ähnlich wie die Lichtteilchen, die Photonen. In Experimenten hat man allerdings nachgewiesen, dass Neutrinos Masse haben, die Frage ist nur, wie groß – oder klein – diese ist. Beim Project 8 Experiment haben sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dafür eine neue Technik überlegt: die CRES oder Cyclotron Radiation Emission Spectroscopy. Dabei messen sie die Energie der beim Beta-Zerfall von Tritium entstehenden Elektronen über ihre Umlauffrequenz in einem Magnetfeld.
Tritium ist ein instabiles Element bestehend aus einem Proton und zwei Neutronen. Es zerfällt zu Helium unter Aussendung eines Elektrons und eines Antineutrinos. Da Neutrinos keine elektrische Ladung haben, sind sie schwer nachzuweisen. Darum wird stattdessen die Energie der Elektronen gemessen und die Neutrinomasse anhand der Form des Elektronen-Energiespektrums bestimmt bzw. wird eine Obergrenze für die Masse gesetzt.
„Im Rahmen meiner Doktorarbeit habe ich unter anderem ein Ereignis-Detektionssystem, bestehend aus einem Echtzeit-Trigger und einer Offline-Ereignisrekonstruktion, entwickelt“, erläutert Christine Claessens. „Dieses System sucht in dem kontinuierlich digitalisierten und verarbeiteten Hochfrequenzsignal nach den charakteristischen CRES-Merkmalen. Die Rekonstruktion der Startfrequenz jedes Elektronenereignisses ermöglicht die hochpräzise Aufnahme eines Tritium-Zerfallspektrums.“ Auch die Analyse des ersten mit CRES aufgenommenen Tritiumspektrums im Hinblick auf systematische Unsicherheiten gehörte zur Doktorarbeit von Christine Claessens – ein wichtiger Teil eines fünfjährigen Forschungs- und Entwicklungsprogramms, das als Grundlage für das endgültige Project 8 Experiment dient.
Nach Abschluss ihrer Doktorarbeit im März 2021 wechselte Christine Claessens als Postdoc an die University of Washington in Seattle (USA).