Descrizione del progetto
Una precisione incomparabile e i più bassi livelli di energia possibile per portarci al di là del modello standard
Il modello standard della fisica delle particelle è tutto tranne che «standard». Si tratta ad oggi della nostra migliore «teoria del tutto», che abbraccia le particelle di materia e le particelle portatrici di forza in grado di spiegare la struttura e le interazioni nel nostro universo. Il modello standard presenta delle limitazioni note e accettate e colmarne le relative lacune è un compito specificato come scoperta della fisica al di là di tale modello. Per accedere a questi pezzi mancanti del puzzle è necessario approfondire la materia e le forze in condizioni estreme, ai più bassi livelli di energia possibile e con la precisione più elevata esistente. Il progetto FunI, finanziato dall’UE, sta facendo proprio questo, sfruttando le innovative tecniche di preparazione e raffreddamento degli ioni per esperimenti a singolo ione di precisione incomparabile.
Obiettivo
The four fundamental interactions and their symmetries, the fundamental constants as well as the properties of elementary particles like masses and moments, determine the basic structure of the universe and are the basis for our so well tested Standard Model (SM) of physics. Performing stringent tests on these interactions and symmetries in extreme conditions at lowest energies and with highest precision by comparing e.g. the properties of particles and their counterpart, the antiparticles, will allow us to search for physics beyond the SM. Any improvement of these tests beyond their present limits will require novel experimental techniques. To this end, we propose ambitious Penning-trap based single-ion experiments and measurements of magnetic moments and atomic masses to substantially improve the to-date best limits on some of the key SM predictions. While the measurement technique in determining the eigenfrequencies of the stored particles with unprecedented precision will be identical to the technique used in the past ERC grant by the PI (MEFUCO - MEasurements of FUndamental COnstants), the novel ion preparation and cooling techniques to be developed as well as the physics questions to be addressed are completely different. The new findings will enable us to perform stringent tests of fundamental symmetries like charge-parity-time reversal symmetry (CPT theorem) with (anti)protons or of the energy-mass equivalence principle as well as tests of interactions like quantum electrodynamics in strong fields by using highly charged ions. This will enable us to set new limits on SM predictions or even to reveal their failures. To meet these challenges, advanced charge breeding and cooling techniques will make it possible for us to achieve among other advances a ten-fold improved test of E = mc2, and thus of Einstein’s special theory of relativity and the most stringent CPT test in the baryonic sector by comparing the magnetic moments of the proton and the antiproton.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
80539 Munchen
Germania