Search for electric dipole moments Kirch, Klaus; Schmidt-Wellenburg, Philipp
EPJ Web of Conferences,
2020, Letnik:
234
Journal Article, Conference Proceeding
Recenzirano
Odprti dostop
Searches for permanent electric dipole moments of fundamental particles and systems with spin are the experiments most sensitive to new CP violating physics and a top priority of a growing ...international community. We briefly review the current status of the field emphasizing on the charged leptons and lightest baryons.
At the Paul Scherrer Institute (PSI) we are developing a high precision instrument to measure the muon electric dipole moment (EDM). The experiment is based on the frozen-spin method in which the ...spin precession induced by the anomalous magnetic moment is suppressed, thus increasing the signal-to-noise ratio for EDM signals to achieve a sensitivity otherwise unattainable using conventional g - 2 muon storage rings. The expected statistical sensitivity for the EDM after a year of data taking is 6 10
−23
e
cm with the
p
= 125 MeV/c muon beam available at the PSI. Reaching this goal necessitates a comprehensive analysis on spurious effects that mimic the EDM signal. This work discusses a quantitative approach to study systematic effects for the frozen-spin method when searching for the muon EDM. Equations for the motion of the muon spin in the electromagnetic fields of the experimental system are analytically derived and validated by simulation.
Zusammenfassung
Warum blieb nach dem Urknall nur Materie übrig? Dies ist eine der großen ungelösten Fragen der Physik. Eine mutmaßliche Ursache könnte eine starke Verletzung der sogenannten ...CP‐Symmetrie gewesen sein. Nach allgemeinen Prinzipien der Teilchenphysik müsste diese allerdings zu einem messbaren elektrischen Dipolmoment (EDM) von Elementarteilchen führen. Neutronen sind für die Suche nach EDMs besonders gut geeignet. Neue präzisere Daten lieferte jetzt das nEDM‐Experiment am Paul Scherrer Institut. Es senkte den Grenzwert für ein EDM von Neutronen erheblich. Der neue Messwert verschärft somit die Bedingungen für neue Theorien, die das Standardmodell erweitern. Der im Aufbau befindliche Nachfolger n2EDM soll 2022 in Betrieb gehen und als Ziel das Neutronen‐EDM zehnfach genauer bestimmen.
While the international nEDM collaboration at the Paul Scherrer Institut (PSI) took data in 2017 that covered a considerable fraction of the parameter space of claimed potential signals of ...hypothetical neutron (n) to mirror-neutron (n′) transitions, it could not test all claimed signal regions at various mirror magnetic fields. Therefore, a new study of n−n′ oscillations using stored ultracold neutrons (UCNs) is underway at PSI, considerably expanding the reach in parameter space of mirror magnetic fields (B′) and oscillation time constants (τnn′). The new apparatus is designed to test for the anomalous loss of stored ultracold neutrons as a function of an applied magnetic field. The experiment is distinguished from its predecessors by its very large storage vessel (1.47 m3), enhancing its statistical sensitivity. In a test experiment in 2020 we have demonstrated the capabilities of our apparatus. However, the full analysis of our recent data is still pending. Based on already demonstrated performance, we will reach sensitivity to oscillation times τnn′/cos(β) well above a hundred seconds, with β being the angle between B′ and the applied magnetic field B. The scan of B will allow the finding or the comprehensive exclusion of potential signals reported in the analysis of previous experiments and suggested to be consistent with neutron to mirror-neutron oscillations.
The existence of a nonzero permanent electric dipole moment (EDM) of
the neutron would reveal a new source of CP violation and shed light on
the origin of the matter–antimatter asymmetry of the ...Universe. The
sensitivity of current experiments using stored ultracold neutrons (UCN)
probe new physics beyond the TeV scale. Using the UCN source at the Paul
Scherrer Institut, the nEDM collaboration has performed the most
sensitive measurement of the neutron EDM to date, still compatible with
zero (
|d_n|<1.8\times 10^{-26} \, e {cm}
|
d
n
|
<
1.8
×
10
−
26
e
c
m
,
C.L.,90%). A new experiment designed to improve the sensitivity by an
order of magnitude, n2EDM, is currently under construction.
Zusammenfassung
Warum blieb nach dem Urknall nur Materie übrig? Dies ist eine der großen ungelösten Fragen der Physik. Eine mutmaßliche Ursache könnte eine starke Verletzung der sogenannten ...CP‐Symmetrie gewesen sein. Nach allgemeinen Prinzipien der Teilchenphysik müsste diese allerdings zu einem messbaren elektrischen Dipolmoment (EDM) von Elementarteilchen führen. Neutronen sind für die Suche nach EDMs besonders gut geeignet. Neue präzisere Daten lieferte jetzt das nEDM‐Experiment am Paul Scherrer Institut. Es senkte den Grenzwert für ein EDM von Neutronen erheblich. Der neue Messwert verschärft somit die Bedingungen für neue Theorien, die das Standardmodell erweitern. Der im Aufbau befindliche Nachfolger n2EDM soll 2022 in Betrieb gehen und als Ziel das Neutronen‐EDM zehnfach genauer bestimmen.
Warum blieb nach dem Urknall keine Antimaterie übrig? Dies ist eine der großen ungelösten Fragen der Physik. Eine mutmaßliche Ursache könnte eine starke Verletzung der sogenannten CP‐Symmetrie gewesen sein. Nach allgemeinen Prinzipien der Teilchenphysik müsste diese allerdings zu einem messbaren elektrischen Dipolmoment von Elementarteilchen führen. Neutronen sind für eine solche Messung besonders gut geeignet, erfordern aber hochempfindliche Präzisionsexperimente.
New aspects for high-intensity neutron beam production Mayer, Simon; Rauch, Helmut; Geltenbort, Peter ...
Nuclear instruments & methods in physics research. Section A, Accelerators, spectrometers, detectors and associated equipment,
09/2009, Letnik:
608, Številka:
3
Journal Article
Recenzirano
Neutron scattering is an important tool for the investigation of static and dynamic structures of matter. As it is an intensity limited technique, many attempts have been made to increase the ...effective beam intensity. High neutron intensities or, more precisely, high phase space densities of neutrons can be obtained at low energies only. Such ultra-cold neutrons can be trapped inside material and magnetic bottles. When neutrons of such densities become up-scattered, highly intense, monochromatic and pulsed beams can be produced, whose intensities can overcome limitations imposed by the classical neutron source strength. We report a recent experiment that demonstrated this alternative, to our knowledge, for the first time ever. Perspectives resulting from this development of highly intense neutron beam production will be discussed. A stationary ultra-cold neutron gas produced becomes transformed into a pulsed and monochromatic cold neutron beam.
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