KATRIN

儀器的總長大約70米，分為五大部分：

氚源（Tritium source）：氣態氚被儲藏在這裏，並以每秒1011次的速率發生β衰變；

運輸部分（Transport section）：電子被單獨分開來，其他“無用的”粒子（氚分子、氦分子）被淘汰；

前能譜儀（Pre spectrometer）：小於18.3 keV的低能電子，因為對實驗結果沒什麼用，被淘汰掉，只有10億分之一的電子能進入下一階段；

主能譜儀（Spectrometer）：剩下的高能電子被輸送進高能磁場。受到電磁效應，不同能量的電子的路徑被彎曲到不同方向。

探測儀（Detector）：最終，篩選後的電子和它們的能量被記錄下來。 ^[1] 

KATRIN就是粒子探測中目前靈敏度最高的實驗。它試圖通過觀測β衰變來尋找答案。

β衰變是弱核力作用的結果，在這個過程中，一箇中子衰變成三個粒子：質子、電子、反中微子（n → p + e +ν-e）。中微子能量無法直接測量，但通過電子能譜，可以反推出它帶走的能量。根據能量守恆定理，電子的能量等於中子和質子的能量差，再減去中微子帶走的能量（Ee = En - Ep - Eν）。在中微子動能為零時，帶走的能量最低，等於它本身的靜止質量（牢記E=mc2，能量=質量x光速平方，質量就是能量！）。

也就是説，如果我們可以精確測量到電子能譜高能的“終點”，就可以推算出中微子的質量。

KATRIN通過β衰變來限制中微子質量。圖1左為電子能譜，圖1右為放大圖，藍線為零質量能譜，紅線為中微子質量為1 eV的能譜圖。灰色小三角顯示的“失去的能量”等於中微子的靜止質量。