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.

超中子研究 (UCN) 可以在中子基本物理学中进行实验。最初的科学兴趣是中子 EDM 实验。 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 Statistischen Fehlers müssen aber auch die apparativen Unsicherheiten entprechend verringert werden, um die forgeforderte Empfindlichkeit zu erhalten.主要问题是 EDM 光谱仪的基本问题是 Ramsey 的分离振荡原理。 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 verbesert werden müssen, damit der Fehler an der Messgröße (Frequenz bzw. Phasenverschiebung) von den statistischen Unsicherheiten dominiert wird und nichtangelegten statistischen Magnetfeld (typisch 1 µT)。 Feldschwankungen、Stichwort 的标准质量：磁力测量是最重要的，它是 Feldschwankungen 和 Feldänderungen korreliert mit dem Umpolen des elektrischen Feldes zu unterscheiden ist。在项目中，Machbarkeitsstudie durchgeführt werden、zeigen soll、dass die gewünscht Stabilisierung von Feldschwankungen durch a) äußere Kompensationsspulen mit aktiver Rückkopplung, b) einer 4-lagigen µ-Metall Abschirmkammer (EDM-Apparatur (PNPI-Gatchina)) 和 c) 内部 Spulen enstehend aus stromstabilisierten Hauptspulen 和 Korrekturspulen zur Erzielung hoher Feldmeanität in einem Testvolumen von ca. 60 升，erzielt werden kann。 Der Einsatz eines hochempfindlichen 3He-Magnetometers（Sandwichanordnung 中的 Zweikammersystem）、das das Testvolumen einschließt、soll zeigen、dass in diesem Raumgebiet 积分 auf Feldschwankungen von einigen Femtotesla (fT) übertypische Zeitdauern von ca。 5分钟（Dauer eines Spin-Präzessionszyklus）normiert werden kann。中子-EDM 光谱仪的参数设置为 ¿ dn ¿ 10-28 [ecm] erzielen lassen。