Турбинный эффект в эксперименте с хранением ультрахолодных нейтронов

А. К. Фомин; Фомин А. К.; A. П. Серебров; Серебров А. П.

doi:10.31857/S0032816224020032

Турбинный эффект в эксперименте с хранением ультрахолодных нейтронов

作者: Фомин А.К.¹, Серебров A.П.¹
隶属关系:
1. Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”
期: 编号 2 (2024)
页面: 21–28
栏目: ТЕХНИКА ЯДЕРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
URL: https://journals.rcsi.science/0032-8162/article/view/266080
DOI: https://doi.org/10.31857/S0032816224020032
EDN: https://elibrary.ru/QUCBWW
ID: 266080

如何引用文章

全文:

开放存取

##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问

订阅存取

详细
全文:
作者简介
参考
补充文件
统计

详细

При взаимодействии ультрахолодных нейтронов с движущимися поверхностями может происходить изменение их энергии (так называемый турбинный эффект). При этом возможно как увеличение, так и уменьшение энергии нейтронов. В предыдущих экспериментах с захватом ультрахолодных нейтронов в гравитационную ловушку при помощи ее поворота она изготавливалась так, чтобы иметь форму тела вращения, что делалось специально для избежания турбинного эффекта. В данной работе рассмотрен эксперимент с поворотной гравитационной ловушкой, не имеющей форму тела вращения. Методом Монте-Карло проведено моделирование турбинного эффекта на разных стадиях эксперимента. Вычислена трансформация нейтронного спектра с течением времени в зависимости от скорости поворота ловушки. Рассмотрена возможная систематическая ошибка в результате измерения времени жизни нейтрона из-за влияния турбинного эффекта. Получены параметры эксперимента, при которых она отсутствует.

全文:

作者简介

А. Фомин

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”

编辑信件的主要联系方式.
Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
俄罗斯联邦, 188300, Гатчина Ленинградской обл., мкр. Орлова Роща, 1

A. Серебров

Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
俄罗斯联邦, 188300, Гатчина Ленинградской обл., мкр. Орлова Роща, 1

参考

Antonov A.V., Vul’ D.E., Kazarnovskii M.V. // JETP Lett. 1969. V. 9. P. 180.
Steyerl A., Nagel H., Schreiber F.-X., Steinhauser K.-A., Gähler R., Gläser W., Ageron P., Astruc J.M., Drexel W., Gervais G., Mampe W. // Phys. Lett. A. 1986. V. 116. P. 347. https://doi.org/10.1016/0375-9601(86)90587-6
Andreev A.Z., Glushkov A.G., Geltenbort P., Ezhov V.F., Knyaz’kov V.A., Krygin G.B., Ryabov V.L. // Tech. Phys. Lett. 2013. V. 39. P. 370. https://doi.org/10.1134/S1063785013040159
Fomin A.K., Serebrov A.P. // JETP Lett. 2010. V. 92. P. 40. https://doi.org/10.1134/S0021364010130084
Serebrov A., Varlamov V., Kharitonov A. et al. // Phys. Lett. B. 2005. V. 605. P. 72. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2004.11.013
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
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
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
Клюшников Г.Н., Серебров А.П. // ЖЭТФ. 2023. Т. 164. В. 3(9). С. 1.

补充文件

附件文件

动作

1. JATS XML

下载

2. Fig. 1. Calculation scheme of the experimental setup: 1 – UCN trap, 2 – vacuum volume, 3 – neutron guide for UCN release from the trap, 4 – gate of the neutron guide for UCN release, 5 – UCN detector, 6 – neutron guide for filling the trap with ultracold neutrons, 7 – gate of the neutron guide for filling UCN.

下载 (172KB)

索引源数据

3. Fig. 2. Timing diagram of the rotation angle of the trap with a holding time of 300 s.

下载 (222KB)

索引源数据

4. Fig. 3. UCN spectrum at different moments of time: 1 – 650 s, 2 – 700 s, 3 – 1000 s, 4 – when registered on the detector. The energy is counted from the bottom of the trap in a horizontal position (θtrap = 0).

下载 (219KB)

索引源数据

5. Fig. 4. Relative change in UCN energy depending on the collision location for the following processes: a – capture before monitoring, b – capture after monitoring, c – release to the detector after retention. The dashed line shows the trap position in the horizontal position (θtrap = 0). Different scales are determined by different numbers of UCN collisions with the walls at different stages of the experiment.

下载 (288KB)

索引源数据

6. Fig. 5. Results of modeling measurements with different monitoring angles: a – 2.5, b – 5, c – 7.5, d – 10. On the left is the time diagram for different retention times, when the trap rotation time by 180 is 90 s: 1 – short retention time, 2 – long. On the right is the corresponding neutron spectrum when registered on the detector after a short retention time with the following trap rotation times by 180°: 1 – 90 s, 2 – 135 s, 3 – 180 s.

下载 (764KB)

索引源数据

7. Fig. 6. Dependence of the number of neutrons in the drain after a short holding time on the monitoring angle. The time for turning the trap by 180° is 90 s.

下载 (164KB)

索引源数据

8. Fig. 7. Dependence of the correction to the neutron lifetime measurement result on the monitoring angle. The time for turning the trap by 180° is 90 s.