Поворотная магнитная гравитационная ловушка для хранения ультрахолодных нейтронов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе предложена стратегия проведения эксперимента по измерению времени жизни нейтрона при хранении ультрахолодных нейтронов в поворотной магнитной ловушке. Магнитная ловушка представляет собой набор постоянных магнитов NdFeB. Путем поворота ловушки вокруг горизонтальной оси можно осуществить гравитационный захват ультрахолодных нейтронов и их удержание. Представлен вариант конструкции, когда в одной установке расположены сразу две ловушки на одной оси: материальная и магнитная. Проведена оценка чувствительности магнитной ловушки в сравнении с материальной при равных условиях проведения измерений. Одним из факторов, влияющих на систематическую погрешность эксперимента, будет процесс деполяризации нейтронов в магнитном поле. Поэтому в работе рассмотрен вопрос разработки магнитной системы, которая минимизирует вероятность деполяризации нейтрона. Также рассмотрен так называемый турбинный эффект, который может проявляться в изменении энергии ультрахолодных нейтронов при повороте из-за взаимодействия с плоскими гранями ловушки. Предложенный гравитационный захват ультрахолодных нейтронов магнитной ловушкой является принципиально новым подходом, который до этого никогда не осуществлялся. Эксперимент может быть проведен на строящемся источнике ультрахолодных нейтронов на реакторе “ПИК”.

Об авторах

А. П. Серебров

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” — Петербургский институт ядерной физики

Автор, ответственный за переписку.
Email: serebrov_ap@pnpi.nrcki.ru
Россия, Гатчина, 188300

А. К. Фомин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” — Петербургский институт ядерной физики

Email: serebrov_ap@pnpi.nrcki.ru
Россия, Гатчина, 188300

Г. Н. Клюшников

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” — Петербургский институт ядерной физики

Email: serebrov_ap@pnpi.nrcki.ru
Россия, Гатчина, 188300

А. О. Коптюхов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” — Петербургский институт ядерной физики

Email: serebrov_ap@pnpi.nrcki.ru
Россия, Гатчина, 188300

А. Н. Мурашкин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт” — Петербургский институт ядерной физики

Email: serebrov_ap@pnpi.nrcki.ru
Россия, Гатчина, 188300

Список литературы

  1. Serebrov A.P., Fomin A.K. // Physics Procedia. 2011. V. 17. P. 199. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.06.037
  2. Serebrov A.P. // Physics-Uspekhi. 2019. V. 62. P. 596. https://doi.org/10.3367/UFNe.2018.11.038475
  3. Workman R.L., Burkert V.D., Crede V., Klempt E., Thoma U., Tiator L., Agashe K., Aielli G., Allanach B.C., Amsler C., Antonelli M., Aschenauer E.C., Asner D.M., Baer H., Banerjee S., Barnett R.M., Baudis L., Bauer C.W., Beatty J.J., Belousov V.I., Beringer J., Bettini A., Biebel O. et al // Prog. Theor. Exp. Phys. 2022. V. 2022. P. 083C01. https://doi.org/10.1093/ptep/ptac097
  4. Serebrov A., Varlamov V., Kharitonov A., Fomin A., Pokotilovski Yu., Geltenbort P., Butterworth J., Krasnoschekova I., Lasakov M., Tal’daev R., Vassiljev A., Zherebtsov O. // Phys. Lett. B. 2005. V. 605. P. 72. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2004.11.013
  5. Serebrov A.P., Varlamov V.E., Kharitonov A.G., Fomin A.K., Pokotilovski Yu.N., Geltenbort P., Krasnoschekova I.A., Lasakov M.S., Taldaev R.R., Vassiljev A.V., Zherebtsov O.M. // Phys. Rev. C. 2008. V. 78. P. 035505. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.78.035505
  6. Serebrov A.P., Kolomensky E.A., Fomin A.K., Krasnoshchekova I.A., Vassiljev A.V., Prudnikov D.M., Shoka I.V., Chechkin A.V., Chaikovskiy M.E., Varlamov V.E., Ivanov S.N., Pirozhkov A.N., Geltenbort P., Zimmer O., Jenke T., Van der Grinten M., Tucker M. // JETP Lett. 2017. V. 106. P. 623. https://doi.org/10.1134/S0021364017220143
  7. Serebrov A.P., Kolomensky E.A., Fomin A.K., Krasnoshchekova I.A., Vassiljev A.V., Prudnikov D.M., Shoka I.V., Chechkin A.V., Chaikovskiy M.E., Varlamov V.E., Ivanov S.N., Pirozhkov A.N., Geltenbort P., Zimmer O., Jenke T., Van der Grinten M., Tucker M. // Phys. Rev. C. 2018. V. 97. P. 055503. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.97.055503
  8. Ezhov V.F., Bazarov B.A., Geltenbort P., Kovrizhnykh N.A., Krygin G.B., Ryabov V.L., Serebrov A.P. // Tech. Phys. Lett. 2001. V. 27. P. 1055. https://doi.org/10.1134/1.1432348
  9. Ezhov V.F., Andreev A.Z., Glushkov A.A., Glushkov A.G., Groshev M.N., Knyazkov V.A., Krygin G.B., Ryabov V.L., Serebrov A.P., Bazarov B.A., Geltenbort P., Hartman F.J., Paul S., Picker R., Zimmer O., Kovrizhnykh N.A. // J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 2005. V. 110. P. 345. https://doi.org/10.6028/jres.110.051
  10. Ezhov V.F., Andreev A.Z., Ban G., Bazarov B.A., Geltenbort P., Hartman F.J., Glushkov A.G., Groshev M.G., Knyazkov V.A., Kovrizhnykh N.A., Naviliat-Cuncic O., Krygin G.B., Mueller A., Paul S., Picker R., Ryabov V.L., Serebrov A., Zimmer O. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2009. V. 611. P. 167. https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.07.071
  11. Ezhov V.F., Andreev A.Z., Ban G., Bazarov B.A., Geltenbort P., Glushkov A.G., Knyazkov V.A., Kovrizhnykh N.A., Krygin G.B., Naviliat-Cuncic O., Ryabov V.L. // JETP Lett. 2018. V. 107. P. 671. https://doi.org/10.1134/S0021364018110024
  12. Walstrom P.L., Bowman J.D., Penttila S.I., Morris C., Saunders A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2009. V. 599. P. 82. https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.11.010
  13. Salvat D.J., Adamek E.R., Barlow D., Bowman J.D., Broussard L.J., Callahan N.B., Clayton S.M., Cude-Woods C., Currie S., Dees E.B., Fox W., Geltenbort P., Hickerson K.P., Holley A.T., Liu C.-Y., Makela M., Medina J., Morley D.J., Morris C.L., Penttila S.I., Ramsey J., Saunders A., Seestrom S.J., Sharapov E.I., Sjue S.K.L., Slaughter B.A., Vanderwerp J., VornDick B., Walstrom P.L., Wang Z., Womack T.L., Young A.R. // Phys. Rev. C. 2014. V. 89. P. 052501. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.89.052501
  14. Pattie R.W., Callahan N.B., Cude-Woods C., Adamek E.R., Broussard L.J., Clayton S.M., Currie S.A., Dees E.B., Ding X., Engel E.M., Fellers D.E., Fox W., Geltenbort P., Hickerson K.P., Hoffbauer M.A., Holley A.T., Komives A., Liu C.-Y., MacDonald S.W.T., Makela M., Morris C.L., Ortiz J.D., Ramsey J., Salvat D.J., Saunders A., Seestrom S.J., Sharapov E.I., Sjue S.K., Tang Z., Vanderwerp J., Vogelaar B., Walstrom P.L., Wang Z., Wei W., Weaver H.L., Wexler J.W., Womack T.L., Young A.R., Zeck B.A. // Science. 2018. V. 360. P. 627. https://doi.org/10.1126/science.aan8895
  15. Gonzalez F.M., Fries E.M., Cude-Woods C., Bailey T., Blatnik M., Broussard L.J., Callahan N.B., Choi J.H., Clayton S.M., Currie S.A., Dawid M., Dees E.B., Filippone B.W., Fox W., Geltenbort P., George E., Hayen L., Hickerson K.P., Hoffbauer M.A., Hoffman K., Holley A.T., Ito T.M., Komives A., Liu C.-Y., Makela M., Morris C.L., Musedinovic R., O’Shaughnessy C., Pattie R.W., Jr., Ramsey J., Salvat D.J., Saunders V, Sharapov E.I., Slutsky S., Su V., Sun X., Swank C., Tang Z., Uhrich W., Vanderwerp J., Walstrom P., Wang Z., Wei W., Young A.R. // Phys. Rev. Lett. 2021. V. 127. P. 162501. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.162501
  16. Serebrov A.P., Fomin A.K., Kharitonov A.G., Varlamov V.E., Chechkin A.V. // Tech. Phys. 2013. V. 58. P. 1681. https://doi.org/10.1134/S1063784213110224
  17. Klyushnikov G.N., Serebrov A.P. // JETP. 2023. V. 137. P. 316. https://doi.org/10.1134/S1063776123090054
  18. Kovalchuk M.V., Voronin V.V., Grigoriev S.V., Serebrov A.P. // Cryst. Rep. 2021. V. 66. P. 195. https://doi.org/10.1134/S1063774521020061
  19. Fomin A.K., Serebrov A.P. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2022. V. 16. P. 1012. https://doi.org/10.1134/S1027451022060088
  20. Materne S., Picker R., Altarev I., Angerer H., Franke B., Gutsmiedl E., Hartmann F.J., Müller A.R., Paul S., Stoepler R. // Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A. 2009. V. 611. P. 176. https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.07.055
  21. Leung K.K.H., Geltenbort P., Ivanov S., Rosenau F., Zimmer O. // Phys. Rev. C. 2016. V. 94. P. 045502. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.94.045502
  22. Bazarov B.A., Ezhov V.F., Kovrizhnykh N.A., Ryabov V.L., Andreev A.Z., Glushkov A.G., Knyaz’kov V.A., Krygin G.B. // Tech. Phys. Lett. 2016. V. 42. P. 663. https://doi.org/10.1134/S1063785016070038
  23. Roß K.U., Towards a High Precision Measurement of the Free Neutron Lifetime with tauSPECT. Ph.D. thesis, Mainz: Johannes Gutenberg Universität. 2021. http://doi.org/10.25358/openscience-6540

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024