Gravity at Micron Hartmut Abele

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 2 Galileo in Pisa Objekt: Neutron Höhe: ~ 50  m Fallhöhe > 50  m Fallhöhe < 50  m

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 3 QM Hydrogen atom QM: bei gebundenen Zuständen diskrete Energieniveaus Aufenthaltswahrscheinlichkeit: Quadrat der Wellenfunktion  n,l,m (r,,  )

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 4 Gitarre Airy-Funktion Abstand vom Spiegel Energie Abstand vom Spiegel mgz

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 5 Rb Atoms Bouncing in a Stable Gravitatonial Cavity E. Hinds et al., Yale, Imperial College London E. Hinds et al., Yale, Imperial College

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 6 The quantum bounce

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 7 Quantum bounce

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 8 Observation of Bound Quantum States Energy Distance to Mirror mgz Neutron mirror: polished glass plate 10 cm long Nature (2002), Phys. Rev. D ( 2003). T~h 3/2

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 9 Schrödinger Equation Energy Distance to Mirror mgz

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 10 A comparison: Neutrons, Atoms and Electrons e+n- System ly

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 11 2 nd Run 2002 V. Nesvizhevsky et al., EPJ, 2005

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 12 Reversed Geometry A. Westphal, 2001

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 13 the Experiment Neutron detection: a) a)He – detector n + 3 He  t + p (no spatial resolution) b) b)Track detector n U  fission n + 10 B  Li +  Neutron detection: a) a)He – detector n + 3 He  t + p (no spatial resolution) b) b)Track detector n U  fission n + 10 B  Li + 

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 14 Fission fragment XX UCN neutrons ~0.2  120 mm 15 mm How does the detector work? Uranium or Boron coating CR39 Plastic

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 15 CR39 track detector Uranium Detector Boron Detector

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 16 ~ 10 cm ~ 200µm

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 17 Neutron Density Distribution with Spatial Resolution Detector First three levels V. Nesvizhevsky et al., EPJ,  m 

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 18 C. Krantz, Diploma thesis, 2006

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 19 Bestimmung von g g = (9.8 ± 0.2) m/s 2

Hartmut Abele, Universität Heidelberg Newton´s Law and the Question of Large Extra Dimension of Space and Time Deviations from Newton's law 1/r 2 to 1/r 2+n, for n extra large dimensions. Motivated by the problem of supersymmetry breaking, new scalar forces in the sub-millimeter range for a supersymmetry breaking scale of 1 – 10 TeV. These correspond to Compton wavelengths in the range of 1 mm to 10 mm. Repulsive forces mediated by possible abelian gauge fields in the bulk. The strength of the new force would be 10 9 to times stronger than gravity. M PL M n PL

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 21 Limits for alpha and lambda Green: Neutron Limits

Hartmut Abele, Universität Heidelberg 22 Kollaboration ILL Grenoble V. Nesvizhevsky, A. Petukhov, H. Boerner, L. Lukovac, S. Roccia Universität Heidelberg N. Haverkamp, C. Krantz, D. Mund, S.Nahrwold, F. Rueß, T. Stöferle U. Mainz S. Baeßler LPSC, Grenoble K. Protasov PNPI, Gatchina A. Gagarsky, G. Petrov, S. Soloviev SISSA (Italien) A. Westphal JINR, Dubna A. Strelkov LPI, Moscow A. Voronin Univ. Gent J. Schrauwen