Optimierung einer Testapparatur zur Erzeugung zeitlich konstanter und räumlich homogener Magnetfelder sowie Bau eines hochempfindlichen Magnetometers als Machbarkeitsstudie für zukünftige Experimente zur Messung des elektrischen Dipolmoments (EDM) des Neu

优化用于生成时间恒定和空间均匀磁场的测试装置，以及构建高灵敏度磁力计，作为未来测量 Neu 电偶极矩 (EDM) 实验的可行性研究

• 批准号: 5447090
• 负责人: Professor Dr. Werner Heil
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Physik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5447090?language=en
• 关键词: Optimierung; einer; Testapparatur; zur; Erzeugung

Mit der Entwicklung leistungsfähiger Quellen für ultrakalte Neutronen (UCN) kann die Empfindlichkeit vieler Experimente in der Grundlagenphysik mit Neutronen deutlich gesteigert werden. An erster Stelle des wissenschaftlichen Interesses stehen die Experimente zum Nachweis eines EDM des Neutrons. Hier soll die Nachweisgrenze um fast zwei Größenordnungen auf ¿ 10-28 [ecm] herabgesetzt werden. Die derzeitige Obergrenze für ein EDM des Neutrons liegt bei dn 6x10-26 [ecm]. Mit der Herabsetzung des statistischen Fehlers müssen aber auch die apparativen Unsicherheiten entsprechend verringert werden, um die geforderte Empfindlichkeit zu erhalten. Ein zentrales Problem ist die Weiterentwicklung des EDM Spektrometers basierend auf Ramsey`s Prinzip der separaten Oszillatorenfelder. Gegenwärtig liegen die systematischen Grenzen bei ¿ 2x10-26 [ecm]. Die Ursachen sind verstanden. Es hat sich herauskristallisiert, dass die zeitliche Stabilität und die räumliche Homogenität der Magnetfelder über dem Speichervolumen der UCNs deutlich verbessert werden müssen, damit der Fehler an der Messgröße (Frequenz bzw. Phasenverschiebung) von den statistischen Unsicherheiten dominiert wird und nicht angelegten statistischen Magnetfeld (typisch 1 µT). Die Qualität der Normierung von Feldschwankungen, Stichwort: Magnetometrie, ist hier essentiell, wobei zwischen zufälligen Feldschwankungen und Feldänderungen korreliert mit dem Umpolen des elektrischen Feldes zu unterscheiden ist. In diesem Projekt soll eine Machbarkeitsstudie durchgeführt werden, die zeigen soll, dass die gewünscht Stabilisierung von Feldschwankungen durch a) äußere Kompensationsspulen mit aktiver Rückkopplung, b) einer 4-lagigen µ-Metall Abschirmkammer (vormals Teil der EDM-Apparatur (PNPI-Gatchina)) und c) inneren Spulen enstehend aus stromstabilisierten Hauptspulen und Korrekturspulen zur Erzielung hoher Feldhomogenität in einem Testvolumen von ca. 60 Litern, erzielt werden kann. Der Einsatz eines hochempfindlichen 3He-Magnetometers (Zweikammersystem in Sandwichanordnung), das das Testvolumen einschließt, soll zeigen, dass in diesem Raumgebiet integral auf Feldschwankungen von einigen Femtotesla (fT) über typische Zeitdauern von ca. 5 min. (Dauer eines Spin-Präzessionszyklus) normiert werden kann. Diese Untersuchungen werden wichtige Parameter liefern zum Bau eines neuen Neutron-EDM Spektrometers mit dem sich Nachweisempfindlichkeiten von ¿ dn ¿ 10-28 [ecm] erzielen lassen.

超中子（UCN）的发展速度快，可以进行更多的物理实验，这些实验都需要韦尔登。第一个科学兴趣点是中子电火花加工实验。在这里，我们将以韦尔登的成绩获得两个最快的成绩。Die derzeitige Obertenze für ein EDM des Neutrons liegt bei dn 6x10-26 [ecm].通过统计学方法的研究，我们也可以看到非统计学方法的有效性得到了韦尔登，从而使统计学方法的有效性得到了加强。一个中心问题是基于Ramsey分离原理的EDM光谱仪的加权。Gegenwärtig liegen die systematischen Grenzen bei <$2x10 -26 [ecm].熊怪是很正常的。Es hat sich herauskristallisiert，dass die zeitliche Stabilität und die räumliche Homogenität der Magnetfelder über dem Speichervolumen der UCN deutlich verbessert韦尔登müssen，damit der Fehler an der Messgröße（Frequenz bzw.相位测量）由统计学上的非线性主导，而非线性统计学上的磁场（典型值为1 µT）。Die Qualität der Normierung von Feldschwankungen，Stichwort：Magnetometrie，ist essentiell，wobei zwischen zufäligen Feldschwankungen und Feldänderungen korreliert mit dem Umpolen des elektrischen Feldes zu unterscheiden ist.在该项目中，通过以下方法实现了对Feldschwankungen的稳定性：a）采用带驱动器的补偿器，B）4-lagigen µ-Metall Abschirmkammer（电火花加工装置（PNPI-Gatchina）的前壁）和c）在约1个试验体积中，从Stromstabilisierten Hauptspulen和Korrekturspulen中获得高均匀性的内部Spulen。60莱特恩，韦尔登坎恩。本文介绍了一种高性能的3 He-磁强计（Sandwichanordnung中的Zweikammersystem），它的测试体积为10000 m3/s，测量时间为10000 m3/s，测量体积为1000 m3/s，测量时间为1000 m3/s。5分钟（Dauer eines Spin-Präzessionszyklus）normiert韦尔登kann.这些测量韦尔登表明，新的中子EDM光谱仪的测量参数与10-28 [ecm]的测量结果一致。