Atominstitut
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GRUPPENLEITUNG:

Univ. Prof. Dr. Hartmut Abele

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TU Wien - Atominstitut
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Austria

  

KOLLABORATIONEN




DIE PROJEKTE WERDEN GEFÖRDERT VON:




q

Motivation

Der Name des Neutrons beruht auf seiner elektrischen Neutralität und impliziert damit im Sprachgebrauch eine nicht existente elektrische Ladung. Diese Annahme ist jedoch keineswegs trivial.

Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik bietet aufgrund der fehlenden elektrischen Ladungsquantisierung keine Möglichkeit, den Wert der Ladung des Neutrons festzulegen. Erst eine Erweiterung des Standardmodells und die damit nötige Einführung eines neuen freien Parameters löst dieses Problem. 
Damit ist das Neutron allerdings noch nicht neutral. Vielmehr wird je nach Wert des freien Parameters "neutralen" Teilchen sogar eine kleine Ruheladung gegeben.
Erst umfangreiche Erweiterungen des Standardmodells wie z.B. das Hinzufügen weiterer Dimensionen, Superstrings oder insbesondere Große Vereinheitlichte Theorien (grand unified theories, GUT) geben die Möglichkeit für eine exakte Festlegung der Neutronenladung. Die Teile dieser Erweiterungen, die weit über das Standardmodell hinausgehen, operieren weit außerhalb der bisher experimentell erfassten Parameterbereiche und machen damit genauere Messungen erforderlich. Die scheinbar verschwindende Ladung des Neutrons, die unter anderem solche Erweiterungen erst nötig gemacht hat, ist damit das ideale Messobjekt, um mögliche Kandidaten erweiterter Theorien auszuschließen oder zu bestätigen [1].

Ziele:

Aufbauend auf den Ergebnissen und Erfahrungen, die im Rahmen des qBounce Projekts gesammelt wurden [2], ist das Ziel des Projektes q die Messung der Ladung des Neutrons. Dabei gilt es, die bisherige beste Messung q=(-0.4±1.1)*10^(-21)qe von Baumann et al. [3] um mindestens eine Größenordnung zu verbessern.
 

[1] H. Abele, T. Jenke, H. Leeb, J. Schmiedmayer: Ramsey’s method of separated oscillating fields and its application to gravitationally induced quantum phase shifts, Phys. Rev. D81, 065019 (2010)

[2] K. Durstberger-Rennhofer, T. Jenke, H. Abele: Probing the neutron’s electric neutrality with Ramsey spectroscopy of gravitational quantum states of ultracold neutrons, Phys. Rev. D84, 036004 (2011)

[3] J. Baumann et al.: Experimental limit for the charge of the free neutron, Phys. Rev. D37, 3107 (1988)