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Measurement of the Beta-Asymmetry in the Decay of Free Polarized Neutrons with the Spectrometer Perkeo III

Mest, Holger Frank

German Title: Messung der Beta-Asymmetrie im Zerfall freier polarisierter Neutronen mit dem Spektrometer Perkeo III

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Abstract

The charged current in Weak Interaction, mediated by the W-boson, is maximally parity violating in the Standard Model of particle physics. Studies of neutron decay are very suitable to get access to this property of the Standard Model due to the absence of a nuclear structure, compared with nuclear beta decay. High precision experiments in this field are intended to test the Standard Model and the extensions. In this thesis the first asymmetry measurement with the new neutron decay spectrometer Perkeo III is described. During a nine-month beamtime at the Institute Laue Langevin the beta-asymmetry A in the decay of free polarized neutrons was measured. For the first time, a pulsed neutron beam was used. This significantly improved the experimental systematics. The data analysis confirmed the clean systematics, resulting in new values and improved uncertainties on the beta-asymmetry A and the ratio of axialvector to vector coupling lambda. Compared to the current world average given by the Particle Data Group (PDG), the uncertainty of this measurement is smaller by a factor of 5.

Translation of abstract (German)

Im Standard Modell der Teilchenphysik ist der geladene Strom der schwachen Wechselwirkung, vermittelt durch das W-Boson, maximal paritätsverletzend. Untersuchungen zum Zerfall freier Neutronen sind besonders geeignet, um Zugang zu dieser Eigenschaft des Standardmodells zu erhalten, da hier Formfaktor-Korrekturen deutlich kleiner sind als beim Kern-Betazerfall. Präzisionsexperimente auf diesem Gebiet sind demzufolge in der Lage, das Standard Modell und seine Erweiterungen zu überprüfen und gegebenenfalls auszuschließen. Diese Arbeit beschreibt die aktuelle Asymmetrie Messung mit dem neuen Spektrometer Perkeo III. Während einer neun-monatigen Strahlzeit am Institut Laue Langevin wurde die Elektron-Asymmetrie im Zerfall freier polarisierter Neutronen gemessen. Erstmalig wurde hierbei ein gepulster Neutronenstrahl verwendet, wodurch einige systematische Effekte signifikant verbessert werden konnten. Dies wurde durch die Auswertung der Daten bestätigt, die neue Werte und Unsicherheiten für den Koeffizienten der Elektron-Asymmetry A und das Verhältnis von Axialvektor- zu Vektor-Kopplung lambda liefert. Verglichen mit dem aktuellen Mittelwert der Particle Data Group (PDG) konnte die Unsicherheit auf den Koeffizienten A um den Faktor 5 verringert werden.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Abele, Prof. Dr. Hartmut
Date of thesis defense: 6. July 2011
Date Deposited: 12. Jul 2011 10:31
Date: 2011
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Elementarteilchenphysik
Uncontrolled Keywords: Elementarteilchenphysik , Teilchenphysik , Beta-Asymmetrie , ParitätsverletzungParticle physics , beta-asymmetry , parity violation
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