Projektbeschreibung
Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit könnte Licht in das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie bringen
Das Standardmodell der Teilchenphysik, das in den 1970er Jahren aufgestellt und im Laufe der Zeit angepasst wurde, ist noch immer die vollständigste Beschreibung, die wir von unserem Teilchenuniversum haben – dennoch weist es einige anerkannte Lücken auf. Für jede Art von Materieteilchen, die wir nachgewiesen haben (insgesamt zwölf), gibt es ein entsprechendes Antimaterieteilchen oder kurz Antiteilchen. Es ist jedoch nicht klar, warum wir im Universum so viel mehr Materie als Antimaterie beobachten. Normale „baryonische“ Materie (Protonen, Neutronen und Elektronen) macht weniger als fünf Prozent des Universums aus. Ungefähr ein Viertel scheint unsichtbare „dunkle Materie“ und etwa 70 % eine Kraft zu enthalten, welche die Schwerkraft abstößt und als dunkle Energie bekannt ist. Das EU-finanzierte Projekt STEP versucht, diese Geheimnisse durch eine hochpräzise Untersuchung von Protonen und Antiprotonen zu erforschen, was durch die Isolierung letzterer von gemeinsamen Lärmquellen ermöglicht wird.
Ziel
Our present understanding of particles and their fundamental interactions leaves us with extremely well tested theories in laboratory experiments, however cosmological observations indicate that our models are incomplete. Dark matter and dark energy are clearly not contained in our theories, and the baryon asymmetry in the universe cannot be reproduced from the Standard Model with its current parameters. Antiprotons offer the unique opportunity to make high-precision measurements at low energies in the antimatter sector and provide important tests of the fundamental interactions to search for a manifestation of new physics complementary to matter-based experiments. Here, I propose to extend the methods in low-energy antiproton precision measurements by developing a transportable antiproton reservoir. Relocating measurements from CERN’s antiproton decelerator into precision laboratories eliminates limitations from magnetic field noise in the antiproton decelerator hall and improves the precision by at least a factor of 30. I will also implement a novel method for ultra-precise cyclotron frequency measurements based on low-energy thermal-state selection for single antiprotons and quantum non-demolition measurements of the cyclotron energy. This leads to measurements at 300-fold reduced temperature compared to the state-of-art methods. Using these two methods, I will improve the most precise test of CPT invariance in the baryon sector by at least a factor of 70 and demonstrate charge-to-mass ratio comparisons with unprecedented precision. I will also set first limits on the interaction of light dark matter and antiprotons by searching for topological defects by simultaneous measurements of the antiproton cyclotron frequency in two separate experiments. The developments provide also methods to test whether the weak equivalence principle holds for charged antimatter by comparing the gravitational redshift of protons and antiprotons at different altitudes.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
40225 Dusseldorf
Deutschland