Descripción del proyecto
Mejorar la precisión de detección podría arrojar luz sobre el desequilibrio entre materia y antimateria
El Modelo Estándar de la física de partículas, desarrollado en los años setenta del siglo pasado y modificado a lo largo del tiempo, sigue siendo la descripción más completa que existe de nuestro universo de partículas, pero presenta lagunas reconocidas. Por cada tipo de partícula de materia identificada (en total, una docena), existe una partícula de antimateria (o antipartícula) correspondiente. Sin embargo, no está claro por qué observamos mucha más materia que antimateria en el universo. La materia «bariónica» normal (protones, neutrones y electrones) representa menos del cinco por ciento del universo. Alrededor de un cuarto parece estar formado por «materia oscura» invisible y en torno a un 70 % por una fuerza que repele la gravedad, conocida como energía oscura. El proyecto STEP, financiado con fondos europeos, explorará estos misterios mediante un estudio de alta precisión de protones y antiprotones en el que aislarán estos últimos de las fuentes comunes de ruido.
Objetivo
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.
Ámbito científico
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
40225 Dusseldorf
Alemania