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Eigenschaften von Spiegelteilchen

Eigenschaften von Spiegelteilchen. Für jedes Teilchen existiert ein Spiegelteilchen welches exakt die gleichen Eigenschaften in der Spiegelwelt hat wie ein gewöhnliches Teilchen, außer seiner Händigkeit. Spiegelteilen soll nur gravitativ mit gewöhnlichen Teilchen

cedric
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Eigenschaften von Spiegelteilchen

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Presentation Transcript

  1. Eigenschaften von Spiegelteilchen • Für jedes Teilchen existiert ein Spiegelteilchen welches • exakt die gleichen Eigenschaften in der Spiegelwelt hat • wie ein gewöhnliches Teilchen, außer seiner Händigkeit • Spiegelteilen soll nur gravitativmit gewöhnlichen Teilchen • wechselwirken bzw. eine entsprechend schwache Kopplungs- • form ( z.B. Austausch von mirrorbosonen) mit Materie besitzen. • Das Wu et al. Experiment in unserer und der Spiegelwelt (e-)‘ e- Paritätsverletzung kann in einer globalen Symmetrie von Teilchen und Spiegelteilchen wieder aufgehoben werden.

  2. n‘(t) / n(0) (entspricht E=0 bzw. B = 0) ( E/m = 2) E= (nB0)/2

  3. Durchführung Spektrometer: RESEDA am FRM II • Abschrimung des Erdmagnetfeldes durch doppelwandiges • -Metallrohr (Spektrometerarme je 2.6 m) • Spule innerhalb des -Metallrohrs, die Anschalten eines • externen Magnetfeldes ermöglicht

  4. Skizze des experimentellen Aufbaus von Serebrov et al.,

  5. Elektronspektrum resultierend aus Phasenraumargumenten mit Coulomb-Korrekturen

  6. Schwache WW als Austauschwechselwirkung am Beispiel des Muonzerfalls • Austauschteilchen (-boson) • kann wegen Reichweite der • Wechselwirkung und Nieder- • energieverhalten nicht • masselos sein • ( intermediäre Vektor- • Bosonen W, Z) • Fermi-Theorie ist die Nieder- • energie - Näherung

  7. Super-erlaubte 0+0+ Übergänge

  8. Experiment: Robson 1951 p e- Koinzidenzsignal n

  9. Lebensdauerexperiment von Mampe et al.

  10. Lebensdauerexperiment von Serebrov et al.

  11. magnetic storage New approach… ( PNPI, ILL, TUM ) bottle made of super- conducting magnets measure storage and decay expected ( FRM II ): 108 UCN @ V= 700 L goal: rel.statistical uncertainty

  12. Neutron Lifetime versus Year Data points used by PDG 2004 for averaging Serebrov et al., Phys. Lett. B 605, 72 (2005) (878.5 ± 0.7 ± 0.3) seconds BWF 2005

  13. Zeitliche Entwicklung des Universums Robertson-Walker Metrik & Einsteinsche Feldgleichungen Skalenparameter R (Ausdehnung des Universums) → Friedmann-Lemaître Gleichungen → Zusammenhang R(t) - T(t) – t R(t)/R0 = (t/tr)½ Für t<tr ≈ 2e6 a T(t)/T0 = R0/R(t) T0, R0 heutige Werte Aber: Spezielle Modelle abhänging von heutigen Werten H0, ΩM, ΩΛ H0=72±3 km/(sMpc) ΩM =0,26±0,02 ΩΛ =0,74±0,03 (PDG2010) Aus A. Unsöld, B. Baschek, Der Neue Kosmos

  14. Empfindlichkeit auf Neutron-Lebensdauer

  15. Neutron lifetime Obserables in neutron ß-decay Jackson et al., PR 106, 517 (1957): Fierz-interference term (SM:=0) D,R,… triple correlation coefficients (SM:=0) ,e--correlation ß-asymmetry Standard Model (SM)

  16. Illustrationen einiger Korrelationen

  17. Beta-Neutrino Winkelkorrelationskoeffizient für unterschiedliche Zerfälle F=0 -> reiner GT-Zerfall F=1 -> reiner F-Zerfall => V und A Wechselwirkung; Wu-Experiment (Beta-Asymmetrie) => V-A Wechselwirkung

  18. Symmetrieeigenschaften der Observablen und ihrer Kombinationen (Aus Perkins, Intorduction to High Energy Physics)

  19. Status der Bestimmung von Lambda im Zerfall des freien Neutron -> a muss besser gemessen werden!

  20. Perkeo II ( Abele et al.) (Wu-experiment) Perkeo (2002): Perkeo (2006): e- Det 1 Det 2

  21. Überblick aSPECT Schematischer Aufbau am ILL Proton Detector -15kV Analyzing Plane U (0V to +850V) BA ≈ 0.4T B0≈ 2.2T Decay Volume Neutron Beam Electrostatic Mirror +1kV

  22. Der MAC-E Filter • Im B-Feld: • Lorentz Kraft F = q × ( v x B) • → Führt zu einer Kreisbewegung • Der von der Teilchenbahn eingeschlossene magnetische Fluß F ist eine • Konstante der Bewegung • (sofern sich das Teilchen adiabatisch bewegt) • Auch im inhomogenen B-Feld • Adiabatische Bewegung im B-Feld: • Die Änderung des Feldes ist „klein“ während einer Zyklotronumdrehung • Das Bahnzentrum verbleibt auf der Feldlinie • Siehe auch J.D. Jackson, Klassische Elektrodynamik Quelle: J.D. Jackson, Klassische Elektrodynamik

  23. Gyration of ions and electrons Helicoidal ion orbit in a uniform magnetic field rg If one includes a constant speed parallel to the field, the particle motion is three-dimensional and looks like a helix. v velocity component parallel to magnetic field lines

  24. Der MAC-E Filter q Magnetisches Moment einer Stromschleife A Adiabatische Approximation: = konstant Stern-Gerlach Kraft transformiert Zyklotronbewegung in Longitudinalbewegung. F ist so gerichtet, dass Protonen parallel zu den Magnetfeldlinien ins Feldminimum beschleunigt werden. Aufgrund der Energieerhaltung im statischen Magnetfeld kann der Energiegewinn in longitudinaler Richtung nur auf Kosten der Transversalenergie erfolgen. aus Mit einem zusätzlichen Potenzial lässt sich die Longitudinalenergie (TII) spektroskopieren.

  25. Der MAC-E Filter Adiabatische Invarianz: Zyklotronbewegung: F = BA = Bprcycl2 = const. Ansteigendes B-Feld rcycl wird kleiner Abfallendes B-Feld rcycl wird größer Mit rcycl = mv / (qB) = p / (qB) folgt F = Bprcycl2 = p 2 / (q 2 B) = konst. p2 / B = konst. bedeutet Ekin / B = konst. Bewegung von hohem in niederes B-Feld erniedrigt die Transversalenergie + Energieerhaltung  Energie wird von der Transversal indie Longitudinalkomponente konvertiert

  26. Beispiele für MAC-E Filter aSPECT WITCH KATRIN

  27. Serbrov 1998: Neutrino-Asymmetrie B = 0.9801(46) MWR > 283.3 GeV/c2 (90%)

  28. Perkeo II: Neutrino-Asymmetrie B = 0.9802(50) mWR > 290,7 GeV/c2 (90%)

  29. Statistical limits due to low decay rate:  500-1000 decay protons /s

  30. Neutron flux (ILL, FRMII):  1010 /(cm2s), area:  60 cm2 PERC: collect all neutron decay products (e-,p) by using a homogeneous magnetic field (2 Tesla) along a neutron guide of about s =5 m. Expected number:  1 MHz /m ---------------->

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