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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 ausserdem 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.
Neue Physik - Kräfte, Teilchen und Felder die nicht Bestandteil des Standard Models sind - würden auch auf den Spin des Neutrons wirken, was zu einer Änderung der Spin Präzessionsfrequenz der Neutronen führen würde. Eine Veränderung der Frequenz in Abhängigkeit eines elektrischen Feldes wäre ein klares Signal für ein elektrisches Dipolmoment. Ähnlich könnte ein kosmisches Hintergrundfeld oder dunkle Materie an den Spin des Neutrons koppeln und die Präzessionsfrequenz verändern.
Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts
Die Arbeit sucht Wechselwirkungen zwischen dunkler Materie und kosmischen. Die Messung eines Signals als auch eine Nichtbeobachtung liefert wichtige experimentelle Daten für erweiterte Modele der Teilchenphysik.
Keywords
Dunkle Materie, Lorentz Invarianz, Universum, elektrischer Dipolmoment, Teilchenphysik, Spin, ultrakaltes Neutron, Präzession, Präzision, neue Physik