Search for the permanent electric dipole moment of ¹²⁹Xe

Het doel van het MIXed experiment is een meting van het permanente elektrische dipoolmoment (EDM) van 129Xe. Het experiment gebruikt differentiële spin precessie van 3He en 129Xe, welke beide het meet-volume bezetten, om te zoeken naar een eindig permanent EDM op het atoom. Een niet-nul meting van een EDM impliceert schending van van P en T symmetrieën. Indien CPT invariante nog stand houdt, impliceert dit ook CP schending. Observatie van een EDM met haalbare experimentele gevoeligheid zou ondubbelzinnig bewijs leveren voor natuurkunde buiten het standaardmodel. Het heeft de potentie om een oplossing te bieden voor de schijnbare materie-antimaterie asymmetrie in het universum. De EDM zoektocht vereist parallel homogene elektrische en magnetische velden. De magnetische veldsterkte wordt in het meet-volume gevolgd met de 3He precessie frequentie en de homogeniteit via de 3He polarisatie verval. Experimenten tot nu toe creëerden een elektrisch veld door een elektrisch potentiaalverschil tussen twee elektroden aan te leggen. We hebben een nieuwe elektro-optische veldsensor ontwikkeld die zorgt voor meting van statische elektrische velden gedurende uren. De sensor maakt gebruik van een niet-lineair optisch kristal, voor niet-invasieve meting van het elektrisch veld in situ in real-time. Uit een serie metingen van elk enkele uren lang is een voorlopige waarde voor het EDM op het 129Xe atoom van dXe = (-1.6 =/- 0.9) x 10-27 ecm geëxtraheerd, wat overeenkomt met een bovenlimiet van dXe| < 3.1 x 10-27 ecm (90% C.L.). Dit verbetert al enigszins de vorige beste waarde in een korte meettijd.The goal of the MIXed experiment is to measure the permanent electric dipole moment (EDM) of 129Xe. The experiment employs differential spin precession of 3He and 129Xe, which both co-occupy the same fiducial volume, to search for a finite permanent EDM on the atom. A non-zero value of an EDM implies breakdown of P and T symmetries. Provided CPT invariance holds, this also implied CP violation. Observation of an EDM at achievable experimental sensitivity would provide unambiguous evidence for physics beyond the Standard Model. It has potential to provide a solution to the apparent matter-antimatter asymmetry in the universe. The EDM search experiment requires parallel homogeneous magnetic and electric fields. The magnetic field strength is monitored in site through the 3He precession frequency and its homogeneity via the 3He polarization decay. Experiments to date created an electric field by applying an electric potential difference between two electrodes. We have created a novel electro-optic field sensor that provides for monitoring static electric fields over time scales of hours. The sensor exploits a non-linear optical crystal, for non-invasively monitoring the DC electric field in situ and in real-time. From a series of measurements of several hours duration each, a preliminary value for the EDM on the 129Xe atom of dXe = (-1.6 =/- 0.9) x 10-27 ecm is extracted, which corresponds to an upper limit of |dXe| < 3.1 x 10-27 ecm (90% C.L.). This already improves slightly the previous best value in a short measurement time

Search for the permanent electric dipole moment of 129Xe

Het doel van het MIXed experiment is een meting van het permanente elektrische dipoolmoment (EDM) van 129Xe. Het experiment gebruikt differentiële spin precessie van 3He en 129Xe, welke beide het meet-volume bezetten, om te zoeken naar een eindig permanent EDM op het atoom. Een niet-nul meting van een EDM impliceert schending van van P en T symmetrieën. Indien CPT invariante nog stand houdt, impliceert dit ook CP schending. Observatie van een EDM met haalbare experimentele gevoeligheid zou ondubbelzinnig bewijs leveren voor natuurkunde buiten het standaardmodel. Het heeft de potentie om een oplossing te bieden voor de schijnbare materie-antimaterie asymmetrie in het universum. De EDM zoektocht vereist parallel homogene elektrische en magnetische velden. De magnetische veldsterkte wordt in het meet-volume gevolgd met de 3He precessie frequentie en de homogeniteit via de 3He polarisatie verval. Experimenten tot nu toe creëerden een elektrisch veld door een elektrisch potentiaalverschil tussen twee elektroden aan te leggen. We hebben een nieuwe elektro-optische veldsensor ontwikkeld die zorgt voor meting van statische elektrische velden gedurende uren. De sensor maakt gebruik van een niet-lineair optisch kristal, voor niet-invasieve meting van het elektrisch veld in situ in real-time. Uit een serie metingen van elk enkele uren lang is een voorlopige waarde voor het EDM op het 129Xe atoom van dXe = (-1.6 =/- 0.9) x 10-27 ecm geëxtraheerd, wat overeenkomt met een bovenlimiet van dXe| < 3.1 x 10-27 ecm (90% C.L.). Dit verbetert al enigszins de vorige beste waarde in een korte meettijd

Ba+ Isotope shift studies in preparation of atomic parity violation measurement

The Ba+ ion, has a structure of spectral lines similar to heavy single valence electron alkali atoms. It is precisely studied by laser spectroscopy in presence of several light fields in order to prepare for a measurement of atomic parity violation (APV). Measurements in heavy alkali earth ions (e.g. Ba+ and Ra+) permit the precise determination of the weak mixing (Weinberg) angle sin2θW with improvement over the previous best measurement in neutral Cs by a factor of 5 in a week of actual measurement time. The transition frequencies for the 6s2S1/2 - 6p2P1/2, 6p2P1/2 - 5d2D3/2 and 6s2S1/2 - 5d2D3/2 transitions in 138Ba+ have been measured to 10−10 relative accuracy employing a line shape model for single ions in a radio frequency Paul trap [1]. These measurements have been extended to 134,136Ba+. Together with a determination of the lifetime of the excited 5d2D5/2 state these measurements provide for a stringent test of calculations, the accuracy of which is pivotal for a determination of sin2θW. The observed lifetime is 25.8(5)s. Being about 5s shorter than previous measurements and calculations agreeing with them, it provides for a puzzle. [1] E. A. Dijck et al., Phy. Rev. A 91, 060501(R)(2015