< Terug naar vorige pagina

Project

Een nieuwe, nauwkeurige bepaling van het elektrisch dipoolmoment van het neutron

Het neutron electric dipole moment (nEDM) experiment in het Paul Scherrer Instituut in Zwitserland is één van de vele experimenten wereldwijd die zoeken naar het elektrisch dipoolmoment van een waaier van deeltjes, atomen en moleculen. Deze experimenten zoeken naar een schending van de tijdsomkeringsymmetrie, een concept dat nodig is om te kunnen verklaren waarom ons heelal voornamelijk bestaat uit materie en niet uit antimaterie. Een veelheid aan theoriën voorbij het Standaard Model van de deeltjesfysica voorspellen een elektrisch dipoolmoment van het neutron van een grootteorde die dicht in de buurt komt van de huidige experimentele gevoeligheid. Deze observabele is dus het instrument bij uitstek om te zoeken naar fysica voorbij het Standaard Model.

Het nEDM experiment bepaalt het elektrisch dipoolmoment van het neutron door neutronen bloot te stellen aan een parallel elektrisch en magnetisch veld en de Larmor precessiefrequentie van de neutronen te meten. Bij het omdraaien van het elektrisch veld zal de precessiefrequentie veranderen als het neutron inderdaad een elektrisch dipoolmoment heeft dat ongelijk aan nul is. Momenteel spelen de homogeniteit en de stabiliteit van het magnetisch veld tijdens de meting een belangrijke rol met betrekking tot de gevoeligheid van het experiment.

Dit proefschrift gaat over de installatie van een systeem van cesium magnetometers rond de precessiekamer van de neutronen om het magnetisch veld en zijn gradiënten te meten. De precisie en de nauwkeurigheid van de cesium sensoren zijn uitgebreid bestudeerd, zowel van de scalaire als van de vector magnetometer, en de performantie van het systeem in verband met het monitoren van de magnetische gradiënten is gemeten. Met de hulp van deze magnetometers is er een procedure opgesteld om de homogeniteit van het magnetische veld te verbeteren, met als resultaat een verdubbeling van de depolarisatie tijd van de neutronen en een verbetering van 35% in de gevoeligheid van het experiment. Met deze verbetering in gevoeligheid heeft het experiment in 2015 en 2016 nEDM metingen gedaan. De statistische analyse daarvan met behulp van de cesium magnetometers wordt besproken in deze thesis en het uiteindelijke resultaat van (0.0 ± 1.1stat ± 0.2sys) × 10^{−26} e cm is de scherpste limiet tot nu toe voor het elektrisch dipoolmoment van het neutron.

Datum:1 okt 2013 →  9 jul 2021
Trefwoorden:dipole
Disciplines:Onderwijskunde, Fysica van gecondenseerde materie en nanofysica, Nucleaire fysica, Toegepaste wiskunde, Elementaire deeltjesfysica en hoge-energie fysica, Kwantumfysica, Klassieke fysica, Andere fysica
Project type:PhD project