PENeLOPE - Ein neuartiges supraleitendes Neutronenlebensdauerexperiment

Die Lebensdauer des Neutrons gehört zu den fundamentalen Größen der
Elementarteilchenphysik. Sie ist bisher nur bis auf ca. 1 Sekunde
genau bestimmt. Für eine präzisere Messung wird am Lehrstuhl E18 an
der TU München eine suplaleitende Speichervorrichtung für ultrakalte
Neutronen gebaut, bei der supraleitende Magnete in Kombination mit der
Gravitation für den Einschluss sorgen. Die Lebensdauer soll vor allem
durch Echtzeitmessung der Zerfallsprotonen ermittelt werden. Dazu ist
es nötig, diese durch geschickte Wahl des magnetischen und
elektrischen Feldes aus dem Speichervolumen auf einen Detektor zu
leiten.
Außerdem müssen die Protonen nachbeschleunigt werden, damit sie
effizient nachgewiesen werden können. Dies wird mit einem
großflächigen Detektor oberhalb des Speichervolumens erreicht, der
über Szintillationszähler und LAAPDs (large-area avalanche photo
diodes) oder MCPs (multichannel plates) realisiert wird.
Die Spulenanordnung befindet sich in der technischen
Realisierungsphase, supraleitende Testspulen sind schon in Betrieb.

Folgende Themen werden am Lehrstuhl E18 in Kooperation mit dem
Excellenzcluster Universe angeboten:

- Detektorentwicklung zur Elektronenzählung
- Begleitung der Entwicklung des supraleitenden Speichermagneten
inklusive Prototypentests
- Erweiterung der bestehenden Monte Carlo Simulation der Neutronen,
Protonen und Elektronen
- Systematische Studien zum Experiment
- Entwicklung eines Systems zur Blindanalyse der Experimentdaten
- Aufbau des Slow Control Systems für PENeLOPE
- Entwicklung einer leistungsfähigen, skalierbaren Detektorelektronik
für Neutronen-, Protonen- und Elektronenzählung

Eine Doktorarbeit und mehrere Diplomarbeiten können dazu in unserer
Gruppe angeboten werden.