Bau eines hochempfindlichen 3He Magnetometers sowie einer Doppelkammer zur Speicherung von ultrakalten Neutronen (Spektrometer) für die Ausbauphase III (2011-2015) des Experiments zum Nachweis eines elektrischen Dipolmoments des Neutrons (nEDM) am Paul Scherrer Institut (PSI, Schweiz)

• Applicants: Professor Dr. Werner Heil; Professor Dr. Jens Volker Kratz (†)
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 143937082

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 (nEDM). Hier soll die Nachweisgrenze um fast zwei Größenordungen auf ~ 10-28 e∙cm herabgesetzt werden. Dieses ehrgeizige Ziel hat sich die internationale Neutron EDM Kollaboration am PSI gesetzt, der zur Zeit 11 Institute angehören. Die derzeitige Obergrenze für ein EDM des Neutrons liegt bei dn< 3x10-26 e∙cm. Eine zentrale Aufgabe ist die Weiterentwicklung des nEDM-Spektrometers und die Qualität in der Normierung von Feldschwankungen (Stichwort: Magnetometrie). Am TRIGA Reaktor des Instituts für Kernchemie in Mainz wurde 2006 eine Quelle für ultrakalte Neutronen in Betrieb genommen. Damit bestehen an diesem Institut ideale Voraussetzungen für die Entwicklung eines neuen UCN-Doppelkammersystems mit jeweils 20 Litern Speichervolumen. Am Institut für Physik soll parallel dazu ein hochempfindliches 3He Magnetometer aufgebaut werden, das die gewünschte Nachweisempfindlichkeit von δB ~1 fT erreichen soll. Der Nachweis der 3He Spinpräzession, und damit des Magnetfeldes, erfolgt über SQUIDs bzw. Cäsium(Cs)-Magnetometer. Der Aufbau und die Entwicklung des Magnetometers und des Doppelkammersystems erfolgen in den ersten beiden Förderjahren. Im dritten Förderjahr werden die Komponenten in die Gesamtapparatur am PSI eingebaut. Mit der Aufbauphase III des Experimentes am PSI soll die Datennahme von 2011 bis 2015 erfolgen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Christian Plonka-Spehr