Deutsche Übersetzung des Titels: Measurement of the Beta Asymmetry A in Neutron Decay

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Abstract

Diese Arbeit präsentiert die neueste Messung der Elektron-Asymmetrie A, die Elektronenimpuls mit Neutronenspin korreliert, im Beta-Zerfall freier polarisierter Neutronen mit dem Spektrometer PERKEO II. In vorherigen Messungen mit PERKEO II waren die Hauptfehlerquellen die Neutronenpolarisation und unerkannter Untergrund. Die Neutronenpolarisation konnte auf 99.7(1) % erbessert werden. Im Fitbereich der Asymmetrie beträgt das Verhältnis von Signal zu strahlbehafteten Untergrund 1700:1, die Korrektur durch nicht erkannten Untergrund sank von 0.5(25) % auf 0.1(1) %. Insgesamt konnten die Korrekturen von 1.6 % auf 0.4 % reduziert werden, Messungen des gleichen Parameters durch andere Gruppen enthalten Korrekturen von 15 bis 30 %. Sowohl systematische als auch statistischer Fehler wurden halbiert, um den bisher präzisesten Wert für die Elektron-Asymmetrie A=-0.11948(40) zu erhalten. Mit diesem A-Wert kann lambda, das Verhältnis zwischen Axial-und Vektorkopp lung in der schwachen Wechselwirkung , zu lambda=-1.2754(11) bestimmt werden. lambda ist eine der wichtigsten Konstanten in Kosmologie und Astrophysik. Insbesondere kann über lambda und die Lebensdauer tau des Neutrons auf V_ud, das erste Matrixelement der CKM-Matrix zugegriffen werden. Mit Kenntnis von V_ud und V_us kann die CKM-Matrix auf Unitarität überprüft werden.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

This thesis presents the latest measurement of the electron asymmetry A, correlation electron momentum wirh neutron spin, in the decay of free polarized neutrons with the spectrometer PERKEO II. In former measurements with PERKEO II, the main sources of uncertainity were neutron polarization and unrecognized background. Neutron polarization was enhanced to 99.7(1) %. In the fitting region the beam-dependent signal-to-noise-ratio was 1700:1, the correction due to unrecognized background subsided from 0.5(25) % to 0.1(1) %. Altogether the corrections were reduced from 1.6 % to 0.4 %, whereas other groups measuring the same parameter claim a correction of 15 to 30 %. Statistic and systematic uncertainty were halfed, so we yield with A=-0.11948(40) the most precise A value at this time. With this value of A one can determine lambda=-1.2754(11), the ratio between axial and vector couplings in weak interaction. lambda is one of the most important constants in astrophysics and cosmology. Especially one can use $\lamb da$ and the neutron lifetime tau to calculate V_ud, the first element of quark mixing CKM-matrix. Knowing V_ud and V_us, CKM-matrix can be checked to be unitary.