Project

ultracold neutrons; high resolution magnetometry; neutron electric dipole moment

Lead
Verbesserte Sensitivität zu erreichen in der Messung des elektrischen Dipolmomentes des Neutrons wird als hohe Priorität von der Teilchenphysikergemeinschaft gesehen
Lay summary
Messungen des elektrischen Dipolmomentes des Neutrons (nEDM) mit Sensitivität besser als 10 ^ -26 ecm werden als Top-Priorität in der Teilchenphysik betrachtet. Messungen unterhalb der derzeit besten Obergrenze,  erreicht durch die RAL-Sussex-ILL-Grenoble Kollaboration, könnten Informationen über neue Quellen für die Verletzung der Ladungsparitäts-Symmetrie (kurz: CP) , für lange Zeit als grundlegende Symmetrie der Natur gesehen. Darüber hinaus könnten sie Hinweise auf Phänomene geben, die nicht durch das Standardmodell der Teilchenphysik erklärt werden können. Eine verbesserte nEDM Messung wäre sehr aktuell und komplementär zu direkten Suchen nach neuer Physik am Large Hadron Collider. Ein neues nEDM-Experiment wird bessere Neutronen-Statistik benötigen, und die Ultrakalte Neutronen (UCN)-Quelle am Paul Scherrer Institut (PSI) wurde entwickelt, um diese Bedingung zu erfüllen. Eine verbesserte Kontrolle der systematischen Effekte, die die Messung beeinflussen, ist auch notwendig, vor allem bezogen auf das Magnetfeld, eine Aufgabe die am PSI mit neuen Entwicklungen in der Magnetometrie angesprochen wird. Ein Ziel dieses Antrags ist die Analyse der nEDM Daten durchzuführen, die zu einem Faktor fünf Verbesserung der Sensitivität gegenüber dem derzeitigen besten Ergebnis führen sollte. Zusätzlich installieren wir eine neue laser-basierte Ausleselichtquelle für den Quecksilber Co-Magnetometer, um einige systematische Fehlerquellen auf dem nEDM zu verringern.

Direct link to Lay Summary

Last update: 07.10.2014

Active participation

Number	Title	Start	Funding scheme

Searches for a permanent neutron Electric Dipole Moment (nEDM) with sensitivities better than 10^-26 e·cm are regarded top priority by the particle physics community, since they could reveal new sources of CP violation as predicted by theoretical models beyond the Standard Model (see e.g. [Rai08], [Dub11]). The goal of our international collaboration currently involving 14 European research institutes and universities is to reach until end of 2016 (end of this requested funding period) a cumulative sensitivity better than 10^-26 e·cm with the present apparatus. The new laser-based 199Hg co-magnetometer proposed in this follow-up application will allow for a significant improvement of the nEDM sensitivity and the reduction of several systematic effects.Here we ask for continuation of funding of a PhD position and a postdoc position for two years. Both will be members of the PSI UCN-Physics group and key figures to the timely realization of the project. The postdoc will have the main task to perform nEDM data analysis and coordinate one of the two independent analysis teams of the collaboration, the one centered at PSI where the nEDM experiment is located. The task of the postdoc will be to contribute substantially to the necessary software design and coding and coordinate the development of analysis algorithms for expert systems. He/she will be the central person to design fitting algorithms to combine the data to one nEDM value including all available information. The PhD student will continue her work on the development, implementation and characterization of a laser-based 199Hg co-magnetometer aiming at improved sensitivity and the reduction of important systematic effects in the nEDM measurement. In addition to the main task, the PhD student will participate in nEDM data taking and analysis. The academic supervisor for the PhD student will be Prof. Dr. Klaus Kirch, ETH Zürich.