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A Moiré-Deflectometer as Gravimeter for Antihydrogen

Haupert, Fabienne Cathérine

German Title: Ein Moiré-Deflektometer als Gravimeter für Antiwasserstoff

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Abstract

AEgIS (Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) – eines der Experimente am CERN – zielt darauf ab, fundamentale physikalische Eigenschaften von Antimaterie zu untersuchen, um den Wissensstand über die Unvereinbarkeit der Gravitation mit anderen Kräften voranzubringen. HierfÜr wird das Experiment in seiner ersten Phase die Gravitationsbeschleunigung von Antiwasserstoff mit einer Präzision von 1% messen, um damit Daten für ein besseres Verständnis von Antimaterie zu liefern. Als Gravimeter für diese Messung wird ein Moiré-Deflektometer benutzt, das in Heidelberg entworfen und gebaut wird. Um dieses Deflektometer auf seine erreichbare Sensitivität hin zu testen und zu charakterisieren, wird eine Atomstrahlquelle metastabiler Argonatome mit einem hohen Fluss und ein Faraday Cup zur Detektion dieser Atome gebaut. Ein zusätzliches optisches Mach-Zehnder Interferometer kontrolliert die Stabilität der Apparatur. Die Hauptkomponenten des Deflektometers, die Beugungsgitter, werden aus sechs Zoll Siliziumgitter hergestellt. Erste Modelle der Gitter und die gesamte Apparatur sind mit der erforderlichen Sorgfalt entworfen und gebaut worden, um die experimentellen Bedingungen des Aufbaus am CERN zu berücksichtigen. Eine erste Gravitationsmessung des Testaufbaus in Heidelberg liefert g = (9.5±1.9) m/s^2 und eröffnet eine Vielzahl an möglichen Verbesserungen.

Translation of abstract (English)

AEgIS (Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) – one of the experiments carried out at CERN – aims to examine fundamental physical properties of antimatter, in order to promote knowledge about the incompatibility of gravitation with other forces. As part of achieving this knowledge, the experiment will measure in its first phase the gravitational acceleration g of antihydrogen with a precision of 1% and hence, provide data for a deeper understanding of antimatter in general. A Moiré-deflectometer is applied as gravimeter for this measurement. Its design and construction are carried out in Heidelberg. In order to test and characterise this deflectometer to its best achieveable sensitivity, a high-flux source of metastable argon atoms as well as a Faraday cup to detect these atoms are built. An additional optical Mach-Zehnder interferometer controls the stability of the apparatus. The major components of the deflectometer, the deflection gratings, are manufactured out of six-inch silicon wafers. Their prototypes together with the entire apparatus are designed and built with due care to account for the experimental conditions given by the apparatus at CERN. A first gravitational measurement with the test setup at Heidelberg yields g = (9.5±1.9) m/s^2 and opens up a huge number of potential improvements.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Oberthaler, Prof. Dr. Markus K.
Date of thesis defense: 2. February 2012
Date Deposited: 21. Feb 2012 13:57
Date: 2012
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: AEGIS , gravitational measurement
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