Experimental set-up and first measurements of the neutron lifetime using PENeLOPE

使用 PENeLOPE 进行中子寿命的实验设置和首次测量

基本信息

项目摘要

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.
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起着重要的作用。在PENeLOPE实验中,超冷、极慢的中子将被磁性储存在一个陷阱中,并测量tn;磁场是由超导磁体产生的。通过这种方式,避免了材料壁上不被理解的损失。PENeLOPE磁铁目前正在建设中(DFG项目PA 762/8-1)。在这个实验中,中子寿命将以两种方式确定;储存周期后在阱中幸存的中子将在不同的储存时间后被计数,最值得注意的是,中子衰变中产生的质子将被实时记录。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,只需要四分之一的测量时间就能达到期望的< 0.1 s的统计精度。在早期的DFG项目(PA 768/5-2)中,证明了衰变质子可以通过在光导上蒸发一层薄薄的碘化铯(CsI)来检测,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30 keV左右的能量。此外,还验证了可以区分电子和质子,并且探测器可以在低温和大磁场的PENeLOPE环境中工作。下一个合乎逻辑的步骤是使探测器适应PENeLOPE的几何形状:一个半径为180毫米的内环和360毫米的外环,总面积约为3000立方厘米。CsI薄蒸发层的柱状结构是一个很大的挑战;如果从侧面读出,会严重影响光的收集效率。因此,应该研究该探测器解决方案的其他替代方案:直接耦合到apd的大型CsI晶体,薄有机(塑料)闪烁体,微通道板和转换箔,以产生二次电子。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Stephan Paul其他文献

Professor Dr. Stephan Paul的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Stephan Paul', 18)}}的其他基金

Development and Exploitation of a Novel Multi-Purpose Particle Detector for Radiation Monitoring in Space Exploration
用于空间探索辐射监测的新型多用途粒子探测器的开发和利用
  • 批准号:
    414049180
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Construction of a storage device for ultra-cold neutrons (UCN) using superconducting magnets for measuring the lifetime of the free neutron with the experiment PENeLOPE
使用超导磁体构建超冷中子存储装置(UCN),通过 PENeLOPE 实验测量自由中子的寿命
  • 批准号:
    237444506
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Development of a prototype shield for a new EDM experiment
为新的 EDM 实验开发原型屏蔽
  • 批准号:
    174298135
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Messung des gebundenen Betazerfalls freier Neutronen
自由中子的束缚β衰变的测量
  • 批准号:
    167645759
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Koordinatorprojekt
协调员项目
  • 批准号:
    167645875
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Construction of a storage device for ultra-cold neutrons (UCN) using superconducting magnets in order to measure the lifetime of the free neutron
使用超导磁体构建超冷中子(UCN)存储装置,以测量自由中子的寿命
  • 批准号:
    62341937
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Entwicklung von Detektoren zum Nachweis von ultrakalten Neutronen und von Zerfallsprotonen an einer supraleitenden UCN-Speicheranordnung
开发用于检测超导 UCN 存储装置上的超冷中子和衰变质子的探测器
  • 批准号:
    5439663
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Optimierung einer Testapparatur zur Erzeugung zeitlich konstanter und räumlich homogener Magnetfelder sowie Bau eines hochempfindlichen Magnetometers als Machbarkeitsstudie für zukünftige Experimente zur Messung des elektrischen Dipolmoments (EDM) des Neu
优化用于生成时间恒定和空间均匀磁场的测试装置,以及构建高灵敏度磁力计,作为未来测量 Neu 电偶极矩 (EDM) 实验的可行性研究
  • 批准号:
    5447092
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Installation und Optimierung eines Systems zur Erzeugung von ultrakalten Neutronen (UCN) am TRIGA-Reaktor sowie Studien mit UCN
TRIGA 反应堆超冷中子 (UCN) 发生系统的安装和优化以及 UCN 的研究
  • 批准号:
    5345320
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

选择性SET7/9抑制剂的设计优化及缺血性脑损伤保护机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
C-KIT激酶区突变调控SET在儿童急性髓系白血病耐药中的作用及机制研究
  • 批准号:
    JCZRLH202500940
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
SET7通过调控糖酵解和氧化还原稳态参与PE发生发展的作用及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
脱乙酰化酶复合物Set3C介导蛋白酶体稳态调控新型隐球菌耐热性
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
PLK1磷酸化ELF1招募Set1/COMPASS复合体调控胶质瘤谷氨酰胺代谢的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
CBX8协同SET靶向CDH1促进卵果癌上皮间质转化的作用机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
PUF60通过调控SET可变多聚腺苷酸化参与DNA损伤修复促进卵巢癌耐药的机制
  • 批准号:
    82303055
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
ASXL2缺失致SET1甲基化不足抑制TIP150转录在低氧精子尾部畸形中的作用机制研究
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0034
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
甲基转移酶SET-18/SMYD2通过调控溶酶体活性促进衰老的分子机制研究
  • 批准号:
    32371323
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
致癌组蛋白H3K4M突变调控Set1/MLL家族蛋白稳态的分子机制探究
  • 批准号:
    32301059
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Development of an experimental set-up for simultaneous density and velocity field measurements in cavitating ultrasound flows by means of Differential Interferometry and Micro Particle Image Velocimetry
开发通过微分干涉测量和微粒图像测速同时测量空化超声流密度和速度场的实验装置
  • 批准号:
    266721682
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Computational and Experimental Modeling of Epigenetic DNA Methylation
表观遗传 DNA 甲基化的计算和实验模型
  • 批准号:
    9188819
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Computational and Experimental Modeling of Epigenetic DNA Methylation
表观遗传 DNA 甲基化的计算和实验模型
  • 批准号:
    8787139
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Computational and Experimental Modeling of Epigenetic DNA Methylation
表观遗传 DNA 甲基化的计算和实验模型
  • 批准号:
    8612756
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
The optimisation of a laboratory experimental set up for x-ray interaction data collection and
X 射线相互作用数据收集和实验室实验装置的优化
  • 批准号:
    384605-2009
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    University Undergraduate Student Research Awards
Diabetes-enhanced Experimental Periodontitis
糖尿病增强的实验性牙周炎
  • 批准号:
    10554327
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Diabetes-enhanced Experimental Periodontitis
糖尿病增强的实验性牙周炎
  • 批准号:
    10375888
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Set-up of magmatic-hydrothermal experimental facility
岩浆热液实验装置搭建
  • 批准号:
    316053-2005
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
Experimental set-up for polymerisation compounding
聚合复合实验装置
  • 批准号:
    230322-2000
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
a comprehensive experimental set-up for observing double-diffusive convection in porous media
用于观察多孔介质中双扩散对流的综合实验装置
  • 批准号:
    218451-1999
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Tools and Instruments - Category 1 (<$150,000)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了