Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist offizieller Partner des Myon g-2 Experiments am Fermilab

Neue PRISMA+-Forschungsgruppe unter Leitung von Martin Fertl ist an umfassender Untersuchung des anomalen magnetischen Moments des Myons beteiligt

30.09.2019

Prof. Dr. Martin Fertl und seine Forschungsgruppe sind offizieller Partner der Myon g-2 Kollaboration am Fermi National Accelarator Labaratory (Fermilab). Das hat das Direktorium der Kollaboration einstimmig beschlossen und die neue PRISMA+-Gruppe der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) als institutionelles Mitglied willkommen geheißen. Dieser Schritt ergänzt die Beiträge der JGU im Bereich der Myon g-2 Theorie-Initiative, an der Prof. Dr. Achim Denig, Prof. Dr. Harvey Meyer, Prof. Dr. Marc Vanderhaegen and Prof. Dr. 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. Martin Fertl hat am 1. Juli 2019 eine Professur im Bereich der Niederenergieteilchenphysik am Exzellenzcluster PRISMA+ der JGU angetreten.

Diese neue Verbindung, die formal durch einen Forschungs- und Entwicklungsvertrag besiegelt wurde, wird die Partnerschaft zwischen JGU und Fermilab weiter stärken zusätzlich zur kürzlich vereinbarten gemeinsamen Berufung in der Neutrinoforschung.

Das Standardmodell auf dem Prüfstand

Es gibt eine große Diskrepanz zwischen dem anomalen magnetischen Moment des Myons, das 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 sogenannten anomalen Präzessionsfrequenz und dem Magnetfeld. Um es mit einer Genauigkeit von 140 Teilen zu 1 Milliarde bestimmen zu können, muss das Magnetfeld, in dem sich die Myonen bewegen, auf 70 Teile zu 1 Milliarde genau vermessen werden.

Martin Fertl war bereits an seiner früheren Wirkungsstätte, dem Center for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics (CENPA) der University of Washington in Seattle in den USA, Mitglied der Myon g-2 Kollaboration. Dort leitete er die Entwicklung einer Anordnung hochempfindlicher Magnetometer, die 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 Vakuumkammern 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 Prof. Dr. Martin Fertl das Magnetfeld im Myonen-Speicherring mit der zuvor unerreichten Genauigkeit bestimmen.