Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity - IN2P3 - Institut national de physique nucléaire et de physique des particules Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Phys. Année : 2022

Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity

M. Aker , A. Beglarian , J. Behrens , A. Berlev , U. Besserer , B. Bieringer , F. Block , B. Bornschein , L. Bornschein , M. Böttcher , T. Brunst , T.S. Caldwell , R.M.D. Carney , L. La Cascio , S. Chilingaryan , W. Choi , K. Debowski , M. Deffert , M. Descher , D. Díaz Barrero , P.J. Doe , O. Dragoun , G. Drexlin , K. Eitel , E. Ellinger , R. Engel , S. Enomoto , A. Felden , J.A. Formaggio , F.M. Fränkle , G.B. Franklin , F. Friedel , A. Fulst , K. Gauda , W. Gil , F. Glück , R. Grössle , R. Gumbsheimer , V. Gupta , T. Höhn , V. Hannen , N. Haussmann , K. Helbing , S. Hickford , R. Hiller , D. Hillesheimer , D. Hinz , T. Houdy , A. Huber , A. Jansen , C. Karl , F. Kellerer , J. Kellerer , M. Klein , C. Köhler , L. Köllenberger , A. Kopmann , M. Korzeczek , A. Kovalík , B. Krasch , H. Krause , N. Kunka , T. Lasserre (1, 2) , T.L. Le , O. Lebeda , B. Lehnert , A. Lokhov , M. Machatschek , E. Malcherek , M. Mark , A. Marsteller , E.L. Martin , C. Melzer , A. Menshikov , S. Mertens , J. Mostafa , K. Müller , S. Niemes , P. Oelpmann , D.S. Parno , A.W.P. Poon , J.M.L. Poyato , F. Priester , M. Röllig , C. Röttele , R.G.H. Robertson , W. Rodejohann , C. Rodenbeck , M. Ryšavý , R. Sack , A. Saenz , P. Schäfer , A. Schaller , L. Schimpf , K. Schlösser , M. Schlösser , L. Schlüter , S. Schneidewind , M. Schrank , B. Schulz , A. Schwemmer , M. Šefčík , V. Sibille , D. Siegmann , M. Slezák , M. Steidl , M. Sturm , M. Sun , D. Tcherniakhovski , H.H. Telle , L.A. Thorne , T. Thümmler , N. Titov , I. Tkachev , K. Urban , K. Valerius , D. Vénos , A.P. Vizcaya Hernández , C. Weinheimer , S. Welte , J. Wendel , J.F. Wilkerson , J. Wolf , S. Wüstling , W. Xu , Y.-R. Yen , S. Zadoroghny , G. Zeller
M. Aker
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A. Beglarian
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J. Behrens
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A. Berlev
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U. Besserer
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B. Bieringer
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F. Block
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B. Bornschein
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L. Bornschein
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M. Böttcher
T. Brunst
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T.S. Caldwell
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R.M.D. Carney
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L. La Cascio
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S. Chilingaryan
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K. Debowski
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M. Deffert
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M. Descher
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D. Díaz Barrero
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P.J. Doe
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O. Dragoun
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K. Eitel
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R. Engel
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S. Enomoto
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W. Xu
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Y.-R. Yen
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S. Zadoroghny
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G. Zeller
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Résumé

We report the results of the second measurement campaign of the Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) experiment. KATRIN probes the effective electron anti-neutrino mass, $m_{\nu}$, via a high-precision measurement of the tritium $\beta$-decay spectrum close to its endpoint at $18.6\,\mathrm{keV}$. In the second physics run presented here, the source activity was increased by a factor of 3.8 and the background was reduced by $25\,\%$ with respect to the first campaign. A sensitivity on $m_{\nu}$ of $0.7\,\mathrm{eV/c^2}$ at $90\,\%$ confidence level (CL) was reached. This is the first sub-eV sensitivity from a direct neutrino-mass experiment. The best fit to the spectral data yields $m_{\nu}^2 = (0.26\pm0.34)\,\mathrm{eV^4/c^4}$, resulting in an upper limit of $m_{\nu}<0.9\,\mathrm{eV/c^2}$ ($90\,\%$ CL). By combining this result with the first neutrino mass campaign, we find an upper limit of $m_{\nu}<0.8\,\mathrm{eV/c^2}$ ($90\,\%$ CL).

Dates et versions

hal-03247998 , version 1 (03-06-2021)

Identifiants

Citer

M. Aker, A. Beglarian, J. Behrens, A. Berlev, U. Besserer, et al.. Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity. Nature Phys., 2022, 18 (2), pp.160-166. ⟨10.1038/s41567-021-01463-1⟩. ⟨hal-03247998⟩
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