Турбинный эффект в эксперименте с хранением ультрахолодных нейтронов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. К. Фомин

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
Россия, 188300, Гатчина Ленинградской обл., мкр. Орлова Роща, 1

А. П. Серебров

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

Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
Россия, 188300, Гатчина Ленинградской обл., мкр. Орлова Роща, 1

Список литературы

  1. Antonov A.V., Vul’ D.E., Kazarnovskii M.V. // JETP Lett. 1969. V. 9. P. 180.
  2. 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
  3. 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
  4. Fomin A.K., Serebrov A.P. // JETP Lett. 2010. V. 92. P. 40. https://doi.org/10.1134/S0021364010130084
  5. 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
  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. // Phys. Rev. C. 2018. V. 97. P. 055503. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.97.055503
  7. 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
  8. 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
  9. Клюшников Г.Н., Серебров А.П. // ЖЭТФ. 2023. Т. 164. В. 3(9). С. 1.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расчетная схема экспериментальной установки: 1 – ловушка УХН, 2 – вакуумный объем, 3 – нейтроновод выпуска УХН из ловушки, 4 – затвор нейтроновода выпуска УХН, 5 – детектор УХН, 6 – нейтроновод наполнения ловушки ультрахолодными нейтронами, 7 – затвор нейтроновода наполнения УХН.

Скачать (172KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Временная диаграмма угла поворота ловушки с временем удержания 300 с.

Скачать (222KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектр УХН в различные моменты времени: 1 – 650 c, 2 – 700 с, 3 – 1000 с, 4 – при регистрации на детекторе. Отсчет энергии ведется от дна ловушки в горизонтальном положении (θtrap = 0).

Скачать (219KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Относительное изменение энергии УХН в зависимости от места соударения для следующих процессов: а – захват до начала мониторирования, б – захват после окончания мониторирования, в – выпуск на детектор после удержания. Штриховой линией показано положение ловушки в горизонтальном положении (θtrap = 0). Разный масштаб шкал определен разным количеством соударений УХН со стенками на разных этапах эксперимента.

Скачать (288KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты моделирования измерений с разными углами мониторирования: а – 2.5, б – 5, в – 7.5, г – 10. Слева – временная диаграмма для разных времен удержания, когда время поворота ловушки на 180 составляет 90 с: 1 – короткое время удержания, 2 – длинное. Справа – соответствующий спектр нейтронов при регистрации на детекторе после короткого времени удержания со следующими временами поворота ловушки на 180: 1 – 90 с, 2 – 135 с, 3 – 180 с.

Скачать (764KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость количества нейтронов в сливе после короткого времени удержания от угла мониторирования. Время поворота ловушки на 180° составляет 90 с.

Скачать (164KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость поправки к результату измерения времени жизни нейтрона от угла мониторирования. Время поворота ловушки на 180° составляет 90 с.

Скачать (166KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость поправки к результату измерения времени жизни нейтрона от времени поворота ловушки на 180°. Угол мониторирования 7.5°.

Скачать (153KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024