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@ARTICLE{Kirch:838686,
author = {Kirch, Klaus and Pretz, Jörg and Wirzba, Andreas},
title = {{E}lektrische {D}ipolmomente gesucht},
journal = {Physik-Journal},
volume = {16},
number = {11},
issn = {1617-9439},
address = {Weinheim},
publisher = {Wiley-VCH},
reportid = {FZJ-2017-07252},
pages = {41-46},
year = {2017},
abstract = {Der Titel mag erstaunlich klingen, sind doch elektrische
Dipolmomente in vielen Systemen wie dem Wassermolekül
wohlbekannt. In (sub-)atomaren Teilchen sind sie jedoch mit
der Verletzung grundlegender Symmetrien verbunden und eng
verknüpft mit einer der großen Fragen der Teilchenphysik
und Kosmologie: Warum leben wir in einer Welt, in der
Materie dominiert, obwohl nach der gängigen Urknalltheorie
am Anfang des Universums Materie und Antimaterie im
Gleichgewicht standen?Elektrische Dipolmomente entstehen in
der makroskopischen Welt, wenn positive und negative
Ladungsträger unterschiedliche räumliche Verteilungen
haben. Für zwei entgegengesetzt geladene Punktladungen Q
beträgt das elektrische Dipolmoment der Verbindungsvektor
von der negativen zur positiven Ladung ist. Naiv erwartet
man demnach bei einem Wassermolekül ein Dipolmoment, das
dem Abstand der Wasserstoffatome zum Sauerstoffatom (etwa
10–8 cm) multipliziert mit der Elementarladung e
entspricht, also 10–8 e · cm. Dieses Ergebnis kommt
dem experimentellen Wert von 3,8 · 10–9 e · cm recht
nahe. Analog folgt für ein Neutron, das aus zwei d-Quarks
und einem u-Quark aufgebaut ist und einen Durchmesser von
10–13 cm besitzt, ein Dipolmoment von 10–13 e · cm.
Experimente haben bislang jedoch nur einen mit Null
verträglichen Wert ergeben. Die experimentelle
Messunsicherheit lässt auf eine obere Grenze von etwa 3 ·
10–26 e · cm schließen – ein Wert, der um 13
Größenordnungen unter der naiven Abschätzung liegt! Die
elektroschwache Wechselwirkung des Standardmodells der
Teilchenphysik sagt sogar einen Wert kleiner als 10–31
e · cm voraus.Daher stellt sich die Frage, warum die
elektrischen Dipolmomente (EDM) subatomarer bzw. atomarer
Teilchen so klein sind, obwohl in klassischen Systemen wie
Plattenkondensatoren, Dioden oder Batterien und in gewissen
Molekülen die geometrisch zu erwartenden Resultate
auftreten. Die Ursache hierfür liegt darin, dass die
Ausrichtung und Existenz des EDM-Vektors dieser Teilchen mit
der expliziten Brechung diskreter Symmetrien verknüpft
sind. Konkret sind das die Parität (P) und die
Zeitumkehrinvarianz (T), die empirisch nur sehr schwach
verletzt sind (Infokasten Parität, Zeitumkehr und
Ladungskonjugation). Wie aber führen diese
Symmetriebrechungen zu einem EDM?...},
cin = {IKP-2 / IKP-3 / IAS-4 / JARA-FAME},
ddc = {530},
cid = {I:(DE-Juel1)IKP-2-20111104 / I:(DE-Juel1)IKP-3-20111104 /
I:(DE-Juel1)IAS-4-20090406 / $I:(DE-82)080023_20140620$},
pnm = {612 - Cosmic Matter in the Laboratory (POF3-612) / srEDM -
Search for electric dipole moments using storage rings
(694340)},
pid = {G:(DE-HGF)POF3-612 / G:(EU-Grant)694340},
experiment = {EXP:(DE-Juel1)JEDI-20170712},
typ = {PUB:(DE-HGF)16},
url = {https://juser.fz-juelich.de/record/838686},
}