01.10.2019 • Teilchenphysik

Uni Mainz offizieller Partner des Myon-g-2-Experiments

Forschungsgruppe von Martin Fertl ist an Untersuchung des anomalen magnetischen Moments des Myons beteiligt.

Martin Fertl und seine neue Forschungs­gruppe PRISMA+ sind offizieller Partner der Myon-g-2-Kollabo­ration am Fermi National Accelerator Laboratory. Das hat das Direktorium der Kollabo­ration einstimmig beschlossen und die Gruppe der Uni Mainz als institutio­nelles Mitglied willkommen geheißen. Dieser Schritt ergänzt die Beiträge der Uni Mainz im Bereich der „Myon g-2 Theorie Initiative“, an der Achim Denig, Harvey Meyer, Marc Vander­haegen und Hartmut Wittig beteiligt sind. Diese hat zum Ziel, die theoretischen Vorher­sagen zum anomalen magne­tischen Moment des Myons zu verfeinern, was von größter Bedeutung für einen verbesserten Abgleich zwischen Theorie und Experiment ist. Die neue Verbindung, die formal durch einen Forschungs- und Entwicklungs­vertrag besiegelt wurde, wird die Partner­schaft zwischen der Uni Mainz und dem Fermilab weiter stärken.

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Abb.: Martin Fertl leitet die neue Forschungsgruppe PRISMA+, die am Myon-g-2-Experiment am Fermilab beteiligt ist. (Bild: D. Wise, U. Washington)

Es gibt eine große Diskrepanz zwischen dem anomalen magne­tischen Moment des Myons, welches das Standard­modell der Teilchen­physik vorher­sagt, und dem aktuellen experi­mentellen Wert. Dieser wurde vor 15 Jahren am Brookhaven National Laboratory gemessen. Die Myon-g-2-Kollabo­ration will die Genauig­keit dieser Messung um vier Größen­ordnungen über­treffen, um so dieser Diskrepanz auf den Grund zu gehen. Das anomale magne­tische Moment der Myonen ist dabei der Proportio­nalitäts­faktor zwischen der anomalen Präzessions­frequenz und dem Magnet­feld. Um es mit einer Genauig­keit von 140 ppb bestimmen zu können, muss das Magnetfeld, in dem sich die Myonen bewegen, auf 70 ppb genau vermessen werden.

Fertl war bereits an seiner früheren Wirkungs­stätte, dem Center for Experi­mental Nuclear Physics and Astro­physics der University of Washington in Seattle, Mitglied der Myon-g-2-Kollabo­ration. Dort leitete er die Entwick­lung einer Anordnung hoch­empfind­licher Magneto­meter, welche auf dem Prinzip der gepulsten Kern­spin­resonanz basieren. Diese messen das extrem präzise Magnetfeld im Myonen-Speicherring über die gesamte mehr­jährige Messzeit, die in 2017 begonnen hat. Mehrere hundert dieser Messköpfe sind in den Wänden der die Myonen umgebenden Vakuum-Kammern installiert. Weitere 17 Messköpfe umrunden fern­ge­steuert den Speicher­ring, der einen Durch­messer von 14 Metern hat, um das angelegte Magnetfeld noch umfassender zu vermessen. Mithilfe von weiteren Kalibrie­rungs­systemen wollen die Forscher um Fertl das Magnetfeld im Myonen-Speicherring mit der zuvor unerreichten Genauig­keit bestimmen.

JGU / RK

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