Experimental set-up and first measurements of the neutron lifetime using PENeLOPE
Experimental set-up and first measurements of the neutron lifetime using PENeLOPE
批准号:
167645463
负责人:
Professor Dr. Stephan Paul
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Priority Programmes
财政年份:
2010
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2009-12-31 至 2019-12-31
中文摘要
自由中子的寿命是一个基本的物理常数,在物理学的许多领域中起着重要的作用。在PENeLOPE实验中,超冷的、非常慢的中子将被磁性地储存在一个阱中,并将被测量;磁场是由超导磁体产生的。以这种方式,避免了在材料壁处的未知损失。PENeLOPE磁铁目前正在建设中(DFG项目PA 762/8-1)。中子寿命将通过两种方式确定:在不同的储存时间后,将对储存周期后在阱中存活的中子进行计数,最值得注意的是,将实时记录中子衰变中产生的质子。质子探测结合了两个优点:它不受每次填充中子数变化的影响,并且与中子计数相比,仅需四分之一的测量时间即可实现< 0.1 s的统计精度。在早期的DFG项目(PA 768/5-2)中,已经证明可以用蒸发在光导上的碘化铯(CsI)薄层检测衰变质子,并通过雪崩光电二极管(APD)从侧面读出。为此,有必要将质子加速到大约30 keV的能量。此外,还验证了电子和质子可以区分,探测器在PENeLOPE环境中在低温和大磁场下工作。下一个合乎逻辑的步骤是使探测器适应PENeLOPE的几何形状:内径为180 mm,外径为360 mm的环,总面积约为3000 cm 3。CsI的薄蒸发层的柱状结构被证明是一个很大的挑战;如果从侧面读取,它会显着阻碍光收集效率。因此,应研究该检测器解决方案的其他替代方案:直接耦合到APD的大CsI晶体,薄有机(塑料)蒸发器,微通道板和转换箔,以产生二次电子。
英文摘要
The lifetime of the free neutron tn is one of the fundamental physical constants and plays an important role in many areas of physics. In the experiment PENeLOPE, ultra-cold, very slow neutrons shall be stored magnetically in a trap and tn shall be measured; the magnetic fields are created by superconducting magnets. In this way, not understood losses at material walls are avoided. The magnet for PENeLOPE is currently under construction (DFG project PA 762/8-1). The neuton lifetime will be determined in two ways with this experiment; the neutrons surviving in the trap after the storage cycle will be counted after varying storage times and, most notably, the protons generated in neutron decay will be recorded in realtime. Proton detection combines two advantages: it is independent from a variation in the number of neutrons per filling and requires only a fourth of the measuring time compared with neutron counting to achieve the aspired statistical precision of < 0.1 s. During an earlier DFG project (PA 768/5-2) it was proven that decay protons may be detected with a thin layer of cesium iodide (CsI) evaporated on a light guide and read out from the side via an avalanche photodiode (APD). To this end, it is necessary to accelerate the protons to energies of around 30 keV. In addition, it was verified that electrons and protons may be distinguished and that the detector works in the PENeLOPE environment at cryogenic temperatures and in large magnetic fields. The next logical step is to adapt the detector to the geometry of PENeLOPE: a ring of 180 mm inner and 360 mm outer radius, resulting in a total area of around 3000 cm3. The columnar structure of a thin evaporated layer of CsI turned out to be a big challenge; it impedes the light collection efficiency significantly if read out from the side. Hence, other alternatives to this detector solution shall be investigated: large CsI crystals, directly coupled to the APDs, thin organic (plastic) scintillators, microchannel plates and conversion foils to generate secondary electrons.
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批准号:414049180
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2018
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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依托单位:
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项目类别:Priority Programmes
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2010
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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批准号:167645759
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2010
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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依托单位:
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批准号:167645875
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2010
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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负责人:Professor Dr. Stephan Paul
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