Suche nach einem permanenten elektrischen Dipolmoment (EDM) des 129Xe-Atoms

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Heil; Professor Dr. Ulrich Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455449148

Im Rahmen dieses Antrags wird eine Neuauflage des Experimentes zur Messung des Zeitumkehr-verletzenden permanenten elektrischen Dipolmoments (EDM) des Isotops 129-Xe vorgestellt, welches zum Ziel hat, das bisher erreichte experimentelle Limit von 1.5E-27 ecm (95% CL) um mehr als 2 Größenordnungen zu verbessern. Messungen von EDMs haben bereits eine Vielzahl von Theorien ausgeschlossen, die über das Standardmodell der Teilchenphysik hinausgehen. Das beste Limit für ein solches EDM wurde am diamagnetischen Atom 198-Hg mit einem Wert von 7.4E-30 ecm gemessen. Um hier genauer zu werden, wird ein 3-He/129-Xe Uhrenvergleichsexperiment durchgeführt, welches auf der freien Präzession der beiden Kernspins basiert. Der Nachweis der Spinpräzession erfolgt dabei über SQUID-Sensoren. Die entscheidenden Verbesserungen kommen durch eine neue magnetische Abschirmkammer, welche längere Spinkohärenzzeiten (T2* ~ 1 Tag) sowie ein deutlich verbessertes Signal-zu-Rausch Verhältnis garantiert. Da beide Gase das gleiche Volumen einnehmen, fällt in der Differenzbildung ihrer Larmorfrequenzen die Magnetfeldabhängigkeit heraus (Komagnetometrie) und damit auch viele systematische Fehler (z.B. Leckströme) korreliert mit dem Umschalten des elektrischen Feldes. Damit ist man nur empfindlich auf nicht-magnetische Wechselwirkungsterme, hier der Form: Eine gemessene Frequenzverschiebung ist proportional zu der angelegten elektrischen Feldstärke und dem elektrische Dipolmoment von 129-Xe.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Hans-Joachim Krause