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Precision measurments of quantum transitions in exotic atoms

Projektbeschreibung

Untersuchungen von Materie und Antimaterie anhand exotischer Atome

Theoretisch gibt es zu jedem Teilchen ein Antimaterieteilchen, das genau wie es selbst eine entgegengesetzte Ladung besitzt. Diese Teilchen sind beim Urknall entstanden, aus dem gleiche Mengen an Materie und Antimaterie hervorgingen. Trifft jedoch ein Materieteilchen auf sein Antimaterie-Gegenstück, annihilieren sie sich gegenseitig, sodass unsere Beobachtung, dass es im Universum viel mehr Materie als Antimaterie gibt, keinen Sinn ergibt. Exotische Atome bieten einen interessanten Versuchsaufbau für die Untersuchung von Materie und Antimaterie. Bei exotischen Atomen wurden ein oder mehrere subatomare (Materie-)Teilchen durch ein anderes subatomares Teilchen mit der gleichen Ladung ersetzt. Im Rahmen der Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen werden im QUARTET-Projekt Quantenübergänge in exotischen Atomen untersucht, um neue Erkenntnisse über das Verhalten von Materie und Antimaterie zu gewinnen.

Ziel

Based on our understanding of the universe, we, who are made of matter, should not exist. This is due to the fact that the subatomic world is largely indifferent between matter and antimatter, predicting that they would be created in almost equal amounts in a big-bang scenario, and subsequently annihilate to form pure energy. This conundrum is called the baryon asymmetry problem. It is one of the major and most pressing unsolved questions in science today. One way of addressing this problem is to look for deviations between precision measurements and Standard Model predictions. However, a major limitation arises in the stage of comparison with theory due to nuclear-structure effects. Conducting measurements with exotic atoms overcomes this limitation, either by comparing measured properties between atoms and anti-atoms directly with no input from theory, or by measuring systems composed of particles with no internal structure. QUARTET - Quantum transitions in exotic atoms, will pursue both directions through two complementary experimental campaigns:
1. Muonium spectroscopy using the most intense low-energy muon beam at PSI.
2. Antihydrogen spectroscopy using the most intense low-energy proton beam at the ELENA beamline at CERN.
QUARTET will focus on transitions in the microwave region of the electromagnetic spectrum, namely the classical Lamb-Shift, which for Antihydrogen has an added value: If no difference between matter and its counterpart is observed, this measurement will provide the first determination of the antiproton charge radius.

Koordinator

EIDGENOESSISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE ZUERICH
Netto-EU-Beitrag
€ 203 149,44
Adresse
Raemistrasse 101
8092 Zuerich
Schweiz

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Region
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 203 149,44