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HyperMu

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Hyperfine splittings in muonic atoms and laser technology

The proton radius extracted from the measurements of the 2S-2P energy splitting in muonic hydrogen (μp) has attracted great attention because of a 7σ discrepancy with the values extracted from electron scattering and hydrogen (H)... ver más

31/03/2024

PSI

2M€

Presupuesto del proyecto: 2M€

Líder del proyecto

PAUL SCHERRER INSTITUT No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

TRL 4-5

Fecha límite participación Sin fecha límite de participación.

Ver 3 Participantes

Financiación concedida El organismo H2020 notifico la concesión del proyecto el día 2024-03-31

ERC-2016-COG: ERC Consolidator Grant Scope:Objectives

I+D

Cerrada

0% 100% 100%

Características del participante

Este proyecto no cuenta con búsquedas de partenariado abiertas en este momento.

Información adicional privada

No hay información privada compartida para este proyecto. Habla con el coordinador.

3 Participantes

PSI

1.38M€ | Lider

SAUNIER DUVAL CLIMA

1.26M€ | Participante

ETH Zürich

620.93K€ | Participante

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Duración del proyecto: 87 meses Fecha Inicio: 2016-12-16
Fecha Fin: 2024-03-31

Líder del proyecto

PAUL SCHERRER INSTITUT No se ha especificado una descripción o un objeto social para esta compañía.

TRL 4-5

Presupuesto del proyecto 2M€

Fecha límite de participación Sin fecha límite de participación.

Descripción del proyecto The proton radius extracted from the measurements of the 2S-2P energy splitting in muonic hydrogen (μp) has attracted great attention because of a 7σ discrepancy with the values extracted from electron scattering and hydrogen (H) spectroscopy. Hundreds of publications have been devoted to the so called proton radius puzzle ranging from studies of physics beyond the standard model, to reanalysis of electron scattering data, refinements of bound-state QED calculations, new theories describing the proton structure, and proposals for new scattering and H spectroscopy experiments. As next step, I plan two new (i.e., never before attempted) measurements: the ground-state hyperfine splitting (1S-HFS) in both μp and μ3He+ with 1 ppm relative accuracy by means of pulsed laser spectroscopy. From these measurements the nuclear-structure contributions (two-photon-exchange) can be extracted with a relative accuracy of 100 ppm which in turn can be used to extract the corresponding Zemach radii (with a relative accuracy of 0.1%) and polarizability contributions. The Zemach radii can provide magnetic radii when form-factor data or models are assumed. These radii are benchmarks for lattice QCD and few-nucleon theories. With the polarizability contribution they impact our models of the proton and of the 3He nucleus. Moreover, the μp measurement can be used to solve the discrepancy between the magnetic radii values as extracted from polarized and unpolarized electron scattering and to further test bound-state QED predictions of the 1S-HFS in H. These two experiments require a muon beam line, a target with an optical cavity, detector, and laser systems. As weak M1 transitions must be probed, large laser-pulse energies are needed, thus cutting-edge laser technologies (mainly thin-disk laser and parametric down-conversion) need to be developed. Laser schemes of potentially high industrial impact that I have just patented will be implemented and refined.

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