Polarimeter development for electric dipole moment measurements in storage rings

Müller, Fabian; Pretz, Jörg Johannes (Thesis advisor); Feld, Lutz (Thesis advisor)

Aachen (2019, 2020) [Doktorarbeit]

Seite(n): 1 Online-Ressource (167 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Kurzfassung

Die Jülich Electric Dipole Investigation (JEDI) Kollaboration hat es sich zum Ziel gesetzt, in einem Speicherring basierten Experiment, die elektrischen Dipolmomente (EDM) von Protonen und Deuteronen mit einer statistischen Präzision von ~1E-29 ecm zu messen. Dabei soll ausgenutzt werden, dass in einem kohärent horizontal polarisierten Teilchenstrahl die Interaktion des EDMs der Teilchen mit einem radialen elektrischen Feld zu einem vertikalen Polarisationsaufbau führt. Ein auf schweren LYSO Kristallen basierendes Polarimeter wurde entwickelt um diesen winzigen Polarisationsaufbau zu messen. Die elastische Streuung von polarisierten Deuteronen an einem unpolarisierten Kohlenstoff Target wird für die Polarisationsmessung verwendet. Aus der Messung der Streuasymmetrie kann die Polarisation berechnet werden, wenn die Analysierstärke der Streureaktion bekannt ist. Diese Arbeit besteht aus zwei Hauptteilen: Der erste Teil beschreibt die Analyse des Database Experiments. Dessen Ziel war die Messung der Vektoranalysierstärke der elastischen Streuung von Deuteronen an Kohlenstoff bei sieben unterschiedlichen Strahlenergien. Dieses Experiment wurde am Cooler Synchrotron (COSY) Beschleuniger am Forschungszentrum Jülich durchgeführt. Es werden unterschiedliche Methoden zur Berechnung der Streuasymmetrie vorgestellt und die Resultate der gemessenen Vektoranalysierstärke sowie des differenziellen unpolarisierten elastischen Wirkungsquerschnitts der Deuteron Kohlenstoff Streuung präsentiert. Der zweite Teil beschreibt die iterative Entwicklung eines Polarimeters für die EDM Messung. Für dieses Gerät wurde ein modularer Ansatz basierend auf individuellen Detektormodulen gewählt. Die Detektormodule bestehen aus einem anorganischen LYSO Szintillatorkristall, welcher optisch mit einem SiPM-Array verbunden ist. Dieses wandelt das Szintillationslicht in elektrische Signale um, die wiederum von einem Flash-ADC digitalisiert werden. Verschiedene Eigenschaften dieser Module, wie Energieauflösung oder Linearität, wurden untersucht und es konnte gezeigt werden, dass sich das gewählte Konzept gut für das finale Polarimeter eignet.

Identifikationsnummern

  • REPORT NUMBER: RWTH-2019-11439

Downloads