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Das Spektrometer PERKEO III und der Zerfall des freien Neutrons

Märkisch, Bastian Martin

English Title: The spectrometer PERKEO III and the decay of free neutrons

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PDF, German
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Abstract

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt den Zerfall des freien Neutrons durch nur drei Parameter. Dem gegenüber stehen eine Vielzahl experimenteller Beobachtungsgrößen, die es erlauben, durch Präzisionsmessungen das Standardmodell zu überprüfen. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Spektrometer PERKEO III zur Untersuchung des Neutronenzerfalls wird seinen Vorgänger PERKEO II ersetzen, dessen statistische und systematische Grenzen in den letzen Jahren erreicht wurden. Mit dem neuen Instrument sind Messungen mit einem kontinuierlichen oder gepulsten Neutronenstrahl möglich. Damit kann entweder die Statistik gegenüber dem Vorgänger um bis zu zwei Größenordnungen erhöht werden, oder aber die beiden größten, instrumentspezischen systematischen Einflüsse vermieden werden. Die nun zur Verfügung stehende Ereignisrate wird in einer ersten Messung mit PERKEO III im Winter 2006/2007 für eine Bestimmung des schwachen Magnetismus aus der Elektronen-Asymmetrie A genutzt werden. Diese Größe war bisher im Neutronenzerfall statistisch nicht zugänglich. Die Systematik dieses Experiments wird mit Hilfe unserer Messung mit PERKEO II analysiert. Für diese Messung wird PERKEO III am Leiter H113 des Instituts Laue-Langevin, Grenoble, installiert werden. Der Neutronenstrahl aus diesem Leiter wird charakterisiert und eine Parametrisierung der Strahleigenschaften ermöglicht eine schnelle Berechnung von Strahlprofilen und absoluten Ereignisraten. Eine Bestimmung der Reflektionseigenschaften zweier unmagnetischer Neutronenspiegel dient der Vorbereitung eines zukünftigen Experiments zum Neutronenzerfall.

Translation of abstract (English)

The Standard Model of particle physics describes neutron decay with three parameters. In contrast to that, a multitude of observables are accessible experimentally. With precision measurements sensitive tests of the Standard Model are thus possible. The neutron decay spectrometer PERKEO III was designed and built as part of this work. It will replace its predecessor PERKEO II, which has reached its systematical and statistical limits. With the new instrument measurements with continuous and pulsed neutron beams become feasible. This either provides an increase in statistics of up to two orders of magnitude, or eliminates the two major instrument specific sources of systematical corrections. In our first measurement in winter 2006/2007, the available event rate will be used to determine weak magnetism from the electron asymmetry A. Previously, this value was not statistically accessible in neutron decay. Systematics are analyzed with the help of our measurement with PERKEO II. For this measurement PERKEO III will be installed at the neutron guide H113 at the Institute Laue-Langevin, Grenoble. The neutron beam from this guide is characterized and a model is given, which allows the rapid calculation of beam profiles and absolute event rates from such a beam. In preparation of a future neutron decay instrument the reflective properties of two non-magnetic neutron mirrors were measured.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dubbers, Prof. Dr. Dirk
Date of thesis defense: 18. October 2006
Date Deposited: 26. Oct 2006 13:39
Date: 2006
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Neutronenphysik, Schwache Wechselwirkung, Standardmodell <Elementarteilchenphysik>, Parität <Physik>, Neutronenleiter
Uncontrolled Keywords: Neutronenzerfall , Schwacher Magnetismus , unmagnetische Neutronenspiegelneutron decay , weak magnetism , non-magnetic neutron mirror
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