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Messung von Winkelkorrelationen im Zerfall polarisierter Neutronen mit dem Spektrometer PERKEO II

Kreuz, Michael B.

English Title: Measurement of Angular Correlations in the Decay of polarized Neutrons with the Spectrometer PERKEO II

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PDF, German
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Abstract

In den meisten großen Vereinigungstheorien war das Universum zu Anfang links-rechts-symmetrisch. Die Paritätsverletzung entsteht in diesen Theorien durch eine spontane Symmetriebrechung bei der Abkühlung des Universums. Im Gegensatz zum Standardmodell der Teilchenphysik ist die Parität in diesen Modellen nicht maximal verletzt. Rechtshändige Ströme wären als Relikt der ursprünglichen Symmetrie nachweisbar. Der Zerfall freier, polarisierter Neutronen ist ideal geeignet, um die Ursachen und die Eigenschaften der Paritätsverletzung zu untersuchen. Insbesondere die Neutrinoasymmetrie B, die räumliche Korrelation zwischen Neutronenspin und Neutrinoimpuls, ist sensitiv für die vorhergesagte Existenz rechtshändiger Ströme. In der hier vorgestellten Arbeit wird ein neues Detektorsystem für das Spektrometer PERKEO II vorgestellt. Es erlaubt den gleichzeitigen Nachweis von Zerfallselektron und -proton im gleichen Detektor. Dieses System ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung der Neutrinoasymmetrie B, der Betaasymmetrie A und der Protonenasymmetrie C. Es gewährt dabei erstmals den Zugang zu einer systematisch besonders sauberen Meßmethode von B. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Beschreibung der auftretenden systematischen Effekte und den Möglichkeiten, diese für eine Nachfolgemessung zu reduzieren. Insbesondere wurde eine neue Möglichkeit zur Polarisation eines Neutronenstrahls eingeführt und ihre Eigenschaften untersucht. Das Experiment, das einen ersten Test der Methode darstellte, erlaubte die Bestimmung der Neutrinoasymmetrie: B=0.967(12). Erstmals überhaupt gelang auch eine Messung der Protonenasymmetrie: C=-0.233(11).

Translation of abstract (English)

According to most grand unified theories, the universe originally was left-right symmetric. Parity violation in weak interaction arises only due to a spontaneous symmetry breaking at some intermediate energy scale. In contrast to the Standard Model, parity is not maximally violated in these theories and right-handed currents would be a relic of the initial symmetry. The decay of free neutrons is a suited system to study this symmetry breaking in detail and to search for physics beyond the standard model. In particular, the neutrino asymmetry B is a sensitive test for the existence of right handed currents. It describes the spatial correlation between the neutron spin and the momentum of the electron antineutrino, emitted in the neutron decay. In this thesis, a new detector system for the spectrometer PERKEO II is presented. It allows the detection of both, electron and proton, in the same detector. With this system it is possible to measure the neutrino asymmetry B, the beta asymmetry A and the proton asymmetry C at the same time. It also gives access to a systematically very clean measurement scheme for B. The main part of this thesis is centered around the description of the systematic effects and the possibilities to reduce them for a follow-up measurement. In particular, a new method of polarisation with crossed polarizers is introduced. The experiment, being a first test of the method, lead to a new value of the neutrino asymmetry: B=0.967(12). For the first time, a measured value of the proton asymmetry could be achieved: C=-0.233(11).

Item Type: Dissertation
Supervisor: Abele, Dr. Priv. Hartmut
Date of thesis defense: 19 May 2004
Date Deposited: 02 Feb 2005 12:06
Date: 2004
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Schwache Wechselwirkung, Parität <Physik>, Standardmodell <Elementarteilchenphysik>, Neutronenphysik, Kalte Neutronenquelle, Symmetriebrechung
Uncontrolled Keywords: Neutronenpolarisation , Nachweis niederenergetischer Protonen , Rechtshändige Strömeneutron polarisation , detection of low energy protons , right handed currents
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