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Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts
Ultrakalte Neutronen sind freie Neutronen mit Geschwindigkeiten von wenigen Metern pro Sekunde und können in Vakuumbehältern für viele Minuten eingesperrt und beobachtet werden. Neutronen haben einen intrinsischen Spin ähnlich einer kleinen Kompassnadel. In magnetischen Feldern richtet sich der Spin auf zwei Arten relativ zum Magnetfeld aus. Die Kombination dieser beiden Eigenschaften ermöglicht hochpräzise Messungen der Neutron Präzessionsfrequenz, der „Rotationsgeschwindigkeit des Neutronenspins. Für diese Messungen wird Ramseys Methode der separierten oszillierender Felder (Nobelpreis 1989) verwendet, die eine Genauigkeit von einem Zehntelmillionstel (0.0000001) pro Tag am PSI ermöglicht.
Um diese Neutronenpräzession zehnmal genauer messen zu können wie in der Vergangenheit muss das Feld extrem homogen als auch zeitlich stabil sein. Für diesen Zweck müssen über 64 individuelle Spulen um das Experiment mit hoch-präzisen Strömen gespeist werden. Legt man nun zusätzlich zu diesem magnetischen Feld ein extrem starkes elektrisches Feld von 20 Millionen Volt pro Meter an, kann man nach einer kleinen Änderung der Präzision des Neutrons suchen. Diese Änderung der Frequenz wäre das erste Zeichen eines elektrischen Dipolmomentes des Neutrons und ein klares Indiz für neue Physik.
Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts
Die Apparatur wird zur Suche eines elektrischen Dipolmomentes der Neutrons verwendet. Die Messung eines Signals als auch eine Nichtbeobachtung liefert wichtige experimentelle Daten für erweiterte Modelle der Teilchenphysik.
Keywords
CP-Verletzung, Elektrische Dipolmoment, Teilchenphysik, Spin, ultrakaltes Neutron, Präzession, Präzision, neue Physik