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Arbeitsgruppe Prof. Ulmer

Die in unserem Labor durchgeführten Experimente verwenden Methoden der Atom-, Molekül-, optischen Physik und Quantentechnologien, um das Standardmodell der Teilchenphysik bei niedriger Energie zu testen. Mit Multi-Penningfallen-Systemen vergleichen wir die fundamentalen Eigenschaften von Protonen und Antiprotonen [1,2,3] mit höchstmöglicher Präzision, um die fundamentale Ladungs-, Paritäts-, Zeitumkehrinvarianz (CPT, Materie/Antimaterie-Symmetrie) zu testen. Anhand unserer Daten suchen wir nach zeitabhängigen Signaturen, die von der Physik jenseits des Standardmodells verursacht werden. Mit diesen Ansätzen ist es uns  gelungen strengste Grenzen an die asymmetrische Antimaterie/Dunkle-Materie-Wechselwirkung zu setzen [4]. Darüber hinaus ermöglichen uns unsere empfindlichen supraleitenden Einzelteilchendetektoren und rauscharmen Fallen [5], unsere Experimente als empfindliche Detektoren für leichte Dunkle Materie wie Axionen und Milli-Charged-Teilchen zu betreiben [6].

[1]           A 16 parts-per-trillion measurement of the antiproton-to-proton charge-mass ratio
M. J. Borchert, J. A. Devlin, S. Erlewein, M. Fleck, J. A. Harrington, B. Latacz, E. Wursten, A. H. Mooser, M. A. Bohman, V. Grunhofer, C. Smorra, M. Wiesinger, C. Will, K. Blaum, Y. Matsuda, C. Ospelkaus, W. Quint, J. Walz, Y. Yamazaki, S. Ulmer
Nature 601, 53 (2022).

[2]           Double-trap measurement of the proton magnetic moment at 0.3 parts per billion precision
G. Schneider, A. Mooser, M. Bohman, N. Schön, J. Harrington, T. Higuchi, H. Nagahama, S. Sellner, C. Smorra, K. Blaum, Y. Matsuda, W. Quint, J. Walz, S. Ulmer
Science 358, 1081 (2017)

[3]           A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic moment
C. Smorra, S. Sellner, M. J. Borchert, J. A. Harrington, T. Higuchi, H. Nagahama, T. Tanaka, A. Mooser, G. Schneider, M. Bohman, K. Blaum, Y. Matsuda, C. Ospelkaus, W. Quint, J. Walz, Y. Yamazaki and S. Ulmer
Nature 550, 371-374 (2017)

[4]           Direct Limits on the Interaction of Antiprotons with Axion-Like Dark Matter
C. Smorra, Y. Stadnik, M. Bohman, M. J. Borchert, S. Erlewein, J. A. Harrington, J. A. Devlin, P.E. Blessing, T. Higuchi, M. Wiesinger, G. Schneider, A. Mooser, K. Blaum, Y. Matsuda, W. Quint, J. Walz, D. Budker, and S. Ulmer
Nature 575, 310 (2019).

[5]           Measurement of Ultra-Low Heating Rates in a Cryogenic Penning Trap.
M. J. Borchert, P.E. Blessing, J.A. Devlin, J. A. Harrington, T. Higuchi, J. Morgner, E. Wursten, M. Bohman, M. Wiesinger, C. Smorra, K. Blaum, Y. Matsuda, W. Quint, J. Walz, and S. Ulmer
 Phys. Rev. Lett. 122, 043201 (2019).

[6]           Constraints on the coupling between axion-like dark matter and photons using an antiproton superconducting tuned detection circuit in a cryogenic Penning trap
J. A. Devlin, M. J. Borchert, S. Erlewein, M. Fleck, J. A. Harrington, B. Latacz, J.
Warncke, E. Wursten, M. A. Bohman, A. H. Mooser, C. Smorra, M. Wiesinger, C. Will, K. Blaum, Y. Matsuda, C. Ospelkaus, W. Quint, J. Walz, Y. Yamazaki, S. Ulmer
Phys. Rev. Lett. 126, 041301 (2021).