Messung des Winkelkorrelationskoeffizienten a im Beta-Zerfall des freien Neutrons

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Heil
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 335549596

Wir beantragen in diesem Proposal eine Auslauffinanzierung für das aSPECT Experiment. aSPECT wurde in den letzten Jahren über das DFG-Schwerpunktprogramm 1491 gefördert, welches Ende 2016 ausläuft. In dieser Zeit konnten wir mit dem aSPECT Spektrometer am ILL in Grenoble den Winkelkorrelationskoeffizienten a zwischen Antineutrino und Elektron über das Rückstossspektrum der Protonen mit einer Genauigkeit von ca. 0.7% bestimmen (vorläufiger Stand). Der momentane Fehler in a wird im Wesentlichen durch Systematiken bestimmt, die in diesem Antrag nochmals näher analysiert werden sollen. Mittels Teilchenbahnverfolgung der Zerfallsprotonen in den E und B- Feldern des aSPECT Spektrometers sollen die kritischen systematischen Fehler wie edge effect, usw. genauer untersucht und quantitativer erfasst werden. Das Ergebnis soll dann in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht werden. Der momentane PDG Wert von a hat eine Unsicherheit von 4%. Mit unserem neuen Resultat werden wir einen wesentlich genaueren Wert liefern können. Im Standardmodell der Teilchenphysik kann a als Funktion von lambda dem Verhältnis der schwachen Vektor und Axialvektorkonstanten ausgedrückt werden. Der Wert von lambda ist eine wichtige Eingangsgröße zur Berechnung vieler semileptonischer schwacher Wirkungsquerschnitte, die relevant sind für die Big Bang Nukleosynthese, stellare Fusionsprozesse und die Detektion von Neutrinos. Er geht auch in die Bestimmung des größten Elements der CKM Matrix ein, welche die Mischung der schwachen geladenen Quarkströme beschreibt. Andererseits ist a auch empfindlich auf Physik jenseits des Standardmodells, wie beispielsweise Wechselwirkungen über skalare oder tensorielle Ströme. Unsere verbesserten experimentellen Resultate werden wertvolle Daten für globale Analysen schwacher Wechselwirkungsparameter für Anwendungen sowie für empfindliche Tests des Standardmodells liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Marcus Beck