Abstract The QUARTET collaboration aims to significantly improve the precision of the absolute nuclear charge radii of light nuclei from Li to Ne by using an array of metallic magnetic calorimeters ...to perform high-precision X-ray spectroscopy of low-lying states in muonic atoms. A proof-of-principle measurement with lithium, beryllium and boron is planned for fall 2023 at the Paul Scherrer Institute. We discuss the performance achieved with the maXs-30 detector module to be used. To place the detector close to the target chamber where the muon beam will impact the material under study, we have developed a new dilution refrigerator sidearm. We further discuss the expected efficiency given the transparency of the X-ray windows and the quantum efficiency of the detector. The expected muonic X-ray rate combined with the high resolving power and detection efficiency of the detector suggest that QUARTET will be able to study the de-excitation of light muonic atoms at an unprecedented level, increasing the relative energy resolution by up to a factor of 20 compared to conventional detector techniques.
We demonstrate a novel procedure to calibrate neutron detection systems commonly used in standard neutron radiography. This calibration allows determining the uncertainties due to Poisson-like ...neutron counting statistics for each individual pixel of a radiographic image. The obtained statistical errors are necessary in order to perform a correct quantitative analysis. This fast and convenient method is applied to data measured at the cold neutron radiography facility ICON at the Paul Scherrer Institute. Moreover, from the results the effective neutron flux at the beam line is determined.
The CREMA collaboration is pursuing a measurement of the ground-state
hyperfine splitting (HFS) in muonic hydrogen
(
\mu
μ
p)
with 1 ppm accuracy by means of pulsed laser spectroscopy to determine
...the two-photon-exchange contribution with
2\times10^{-4}
2
×
10
−
4
relative accuracy. In the proposed experiment, the
\mu
μ
p
atom undergoes a laser excitation from the singlet hyperfine state to
the triplet hyperfine state, then is quenched back to the singlet
state by an inelastic collision with a H
_2
2
molecule. The resulting increase of kinetic energy after the collisional
deexcitation is used as a signature of a successful laser transition
between hyperfine states. In this paper, we calculate the combined
probability that a
\mu
μ
p
atom initially in the singlet hyperfine state undergoes a laser
excitation to the triplet state followed by a collisional-induced
deexcitation back to the singlet state. This combined probability has
been computed using the optical Bloch equations including the inelastic
and elastic collisions. Omitting the decoherence effects caused by the
laser bandwidth and collisions would overestimate the transition
probability by more than a factor of two in the experimental
conditions. Moreover, we also account for Doppler effects and provide
the matrix element, the saturation fluence, the elastic and inelastic
collision rates for the singlet and triplet states, and the resonance
linewidth. This calculation thus quantifies one of the key unknowns of
the HFS experiment, leading to a precise definition of the requirements
for the laser system and to an optimization of the hydrogen gas target
where
\mu
μ
p
is formed and the laser spectroscopy will occur.
Neues aus der zweiten Familie Lauss, Bernhard; Kirch, Klaus
Physik in unserer Zeit,
07/2013, Letnik:
44, Številka:
4
Journal Article
Während das Elektron zur ersten Familie der Fermionen gehört, ist das Myon sein schwerer Vetter aus der zweiten Familie. Es zerfällt allerdings nach rund zwei Mikrosekunden. Am Paul Scherrer Institut ...gelang eine neue hochpräzise Messung dieser Lebensdauer. Sie erlaubt es, die Kopplungskonstante, das heißt die Stärke, der schwachen Kraft präziser zu bestimmen. Diese Naturkonstante ist fundamental wichtig für das Verständnis von radioaktiven Zerfällen, Kernfusion und besonders für das Standardmodell der Teilchenphysik. Myonen haben den Vorteil, dass sie sich an einem Beschleuniger in großer Menge erzeugen lassen. Sie eignen sich einerseits für Präzisionsmessungen, um Parameter des Standardmodells genauer festzulegen. Andererseits spielen sie auch auf der Suche nach "neuer Physik" eine wichtige Rolle. PUBLICATION ABSTRACT
Neues aus der zweiten Familie Lauss, Bernhard; Kirch, Klaus
Physik in unserer Zeit,
07/2013, Letnik:
44, Številka:
4
Journal Article
Abstract
Während das Elektron zur ersten Familie der Fermionen gehört, ist das Myon sein schwerer Vetter aus der zweiten Familie. Es zerfällt allerdings nach rund zwei Mikrosekunden. Am Paul Scherrer ...Institut gelang eine neue hochpräzise Messung dieser Lebensdauer. Sie erlaubt es, die Kopplungskonstante, das heißt die Stärke, der schwachen Kraft präziser zu bestimmen. Diese Naturkonstante ist fundamental wichtig für das Verständnis von radioaktiven Zerfällen, Kernfusion und besonders für das Standardmodell der Teilchenphysik. Myonen haben den Vorteil, dass sie sich an einem Beschleuniger in großer Menge erzeugen lassen. Sie eignen sich einerseits für Präzisionsmessungen, um Parameter des Standardmodells genauer festzulegen. Andererseits spielen sie auch auf der Suche nach “neuer Physik” eine wichtige Rolle.
Neues aus der zweiten Familie Lauss, Bernhard; Kirch, Klaus
Physik in unserer Zeit,
Juli 2013, Letnik:
44, Številka:
4
Journal Article
Während das Elektron zur ersten Familie der Fermionen gehört, ist das Myon sein schwerer Vetter aus der zweiten Familie. Es zerfällt allerdings nach rund zwei Mikrosekunden. Am Paul Scherrer Institut ...gelang eine neue hochpräzise Messung dieser Lebensdauer. Sie erlaubt es, die Kopplungskonstante, das heißt die Stärke, der schwachen Kraft präziser zu bestimmen. Diese Naturkonstante ist fundamental wichtig für das Verständnis von radioaktiven Zerfällen, Kernfusion und besonders für das Standardmodell der Teilchenphysik. Myonen haben den Vorteil, dass sie sich an einem Beschleuniger in großer Menge erzeugen lassen. Sie eignen sich einerseits für Präzisionsmessungen, um Parameter des Standardmodells genauer festzulegen. Andererseits spielen sie auch auf der Suche nach “neuer Physik” eine wichtige Rolle.
We demonstrate the use of a hybrid
3
He/
87
magnetometer to measure absolute magnetic fields in the pT range. The measurements were undertaken by probing time-dependent
3
He magnetisation using
87
Rb ...zero-field magnetometers. Measurements were taken to demonstrate the use of the magnetometer in cancelling residual fields within a magnetic shield. It was shown that the absolute field could be reduced to the 10 pT level by using field readings from the magnetometer. Furthermore, the hybrid magnetometer was shown to be applicable for the reduction of gradient fields by optimising the effective
3
He
T
2
time. This procedure represents a convenient and consistent way to provide a near zero magnetic field environment which can be potentially used as a base for generating desired magnetic field configurations for use in precision measurements.
Graphical abstract
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