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Abstract

Die präzise Erforschung der schwachen Wechselwirkung am Zerfall des freien Neutrons ermöglicht es, das Standardmodell zu überprüfen, sowie Physik jenseits dieses Modells zu finden.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Magnetsystem der strahlungsintensiven und effizienten Protonen-Elektronen Quelle PERC (\underline{P}roton \underline{E}lectron \underline{R}adiation \underline{C}hannel) [Dub08] konzipiert. Sie wird bis 2016 am Forschungsreaktor FRM II installiert. PERC ermöglicht es im Vergleich zu dem Vorgängerexperiment \perkeo durch statistische und systematische Verbesserungen in Kombination mit austauschbaren Sekundärspektrometern die Observablen des freien Neutronenzerfalls mit einer bisher nicht erreichten Präzision von $10^{-4}$ zu bestimmen. In dieser Arbeit wird das supraleitende Magnetsystem mit seinen technischen und physikalischen Eigenschaften vorgestellt. Als integraler Bestandteil dieser Arbeit wurde ein Design für einen effizienten Rückstreudetektor entwickelt. Nicht erkannte Rückstreueffekte am Detektorsystem von PERC würden die gemessenen Elektronenspektren, beispielsweise für einen Plastikszintillator in der Größenordnung $10^{-3}$, verfälschen. In dieser Dissertation werden der Aufbau des Designs erläutert, sowie anhand von Simulationen Rückstreueffekte untersucht.

Um Stöße mit Gaspartikeln zu vermeiden, ist es erforderlich, dass sich die Zerfallsprodukte der freien Neutronen in einem Ultrahochvakuumsystem mit einem Druck der Größenordnung $10^{-9}$ mbar bewegen. Um dies in dem über 12 m langen System zu ermöglichen, wurden im Rahmen dieser Arbeit Titansublimationspumpen und Ionengetterpumpen gebaut und getestet.