Collaborative Research: Preliminary Design of BL3, A New Neutron Lifetime Experiment Using the Beam Method

合作研究:利用束流法进行新型中子寿命实验BL3的初步设计

基本信息

  • 批准号:
    1714135
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-12-15 至 2021-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The neutron is a basic building block of ordinary matter and most of the Earth's mass comes from neutrons. However, when freed from a stable atomic nucleus the neutron decays into a proton, electron, and antineutrino with a mean lifetime of about fifteen minutes. Neutron decay played an important role in the early universe: it determined the relative abundances of light elements (hydrogen, helium, lithium, beryllium) and their isotopes that were formed in the first minutes after the Big Bang. Due to its simplicity, neutron decay is an ideal system for studying details of the most basic forces of subatomic physics, in particular the weak nuclear force. Such studies improve our understanding of nature and may provide hints of new fundamental physical phenomena yet to be discovered. The neutron mean lifetime has been measured with an uncertainty of less than one second by individual experiments, but results from the two main experimental methods, the beam method and the ultracold neutron storage method, currently disagree by more than eight seconds. Resolving this discrepancy is a matter of great importance. This award supports the preliminary design of a next-generation beam neutron lifetime experiment called BL3. It will employ new, powerful technical features to enable its goals of resolving the discrepancy and providing a reliable measurement of the neutron lifetime to well below one second of uncertainty. This project provides an excellent opportunity to train undergraduates, graduate students, and postdocs in the methods and theory of neutron science which are applicable to diverse scientific studies in physics, chemistry, materials science, and biology at existing and emerging neutron sources around the world.The scope of this project is a preliminary design of the BL3 apparatus, a new experiment to measure the neutron lifetime using the beam method. It is similar in concept and improves upon previous beam neutron lifetime experiments. It will employ a significantly larger superconducting magnet to accommodate a large area neutron beam and will incorporate many technical improvements, such as much higher counting statistics, a more uniform magnetic field in the trapping region; a large, segmented, ultrathin window silicon proton detector; and a sophisticated neutron time of flight spectrometer. BL3 has two scientific goals: 1) to investigate and test systematic effects in the beam method that may contribute to the 8.4 s (4 sigma) discrepancy between the beam and ultracold neutron storge experiments; and 2) reduce the total uncertainty of the neutron lifetime beam method to less than 0.3 s. The value of the neutron lifetime has important consequences in nuclear physics, particle physics, astrophysics, and cosmology.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
中子是普通物质的基本组成部分,地球的大部分质量来自中子。然而,当从稳定的原子核中释放出来时,中子衰变为质子、电子和反中微子,平均寿命约为15分钟。中子衰变在早期宇宙中扮演了重要的角色:它决定了轻元素(氢,氦,锂,铍)及其同位素在大爆炸后最初几分钟内形成的相对丰度。由于其简单性,中子衰变是研究亚原子物理学中最基本的力,特别是弱核力细节的理想系统。这些研究提高了我们对自然的理解,并可能为尚未发现的新的基本物理现象提供线索。中子平均寿命的测量不确定性小于一秒的个别实验,但结果从两个主要的实验方法,束流方法和超冷中子存储方法,目前不同意超过8秒。解决这一差异是一个非常重要的问题。 该奖项支持下一代束中子寿命实验的初步设计,称为BL 3。它将采用新的,强大的技术功能,以实现其解决差异的目标,并提供一个可靠的测量中子寿命远低于一秒的不确定性。 该项目为培养本科生、研究生和博士后提供了一个极好的机会,使他们掌握中子科学的方法和理论,这些方法和理论适用于世界各地现有和新兴中子源的物理、化学、材料科学和生物学的各种科学研究。该项目的范围是BL 3装置的初步设计,用束流法测量中子寿命的新实验。它在概念上是类似的,并改进了以前的束中子寿命实验。它将采用一个大得多的超导磁体来容纳大面积的中子束,并将结合许多技术改进,例如更高的计数统计,捕获区域更均匀的磁场;一个大的,分段的,双窗口硅质子探测器;和一个复杂的中子飞行时间谱仪。BL 3有两个科学目标:1)调查和测试束方法中的系统效应,这可能导致束和超冷中子存储实验之间的8.4 s(4 sigma)差异; 2)将中子寿命束方法的总不确定性降低到小于0.3 s。中子寿命的价值在核物理学、粒子物理学、天体物理学和宇宙学中具有重要意义。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

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 }}

William Snow其他文献

A Basic Analysis of the Obstetric Pelvis by Roentgen Study
  • DOI:
    10.1016/s0002-9378(16)39232-8
  • 发表时间:
    1949-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    William Snow
  • 通讯作者:
    William Snow
ICONA: Inter Cluster Onos Network application
ICONA:集群间 Onos 网络应用

William Snow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('William Snow', 18)}}的其他基金

Studies in Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学核物理和基本相互作用研究
  • 批准号:
    2209481
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Axion Resonant InterAction Detection Experiment (ARIADNE) - a Renewal Proposal
合作研究:轴子共振相互作用检测实验(ARIADNE)——更新提案
  • 批准号:
    2111347
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Experimental Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学实验核物理和基本相互作用
  • 批准号:
    1913789
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: New Source and Test Masses and their Metrology for Big-G Experiments
合作研究:大 G 实验的新源和测试质量及其计量学
  • 批准号:
    1708120
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Studies in Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学核物理和基本相互作用研究
  • 批准号:
    1614545
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Experimental Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学实验核物理和基本相互作用
  • 批准号:
    1306942
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Experimental Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学实验核物理和基本相互作用
  • 批准号:
    1068712
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Studies in Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学核物理和基本相互作用研究
  • 批准号:
    0969490
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Studies in Nuclear Physics and Fundamental Interactions at Indiana University
印第安纳大学核物理和基本相互作用研究
  • 批准号:
    0758018
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Studies in Experimental Nuclear Physics at Indiana University
印第安纳大学实验核物理研究
  • 批准号:
    0457219
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

基于光谱法和热裂解-气相高分辨质谱法初步探索机器学习在微塑料识别上的应用研究
  • 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
基于虚拟现实的脑卒中患者多感觉融合双上肢训练系统构建与初步应用研究
  • 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
基于循证的老年髋关节置换术后延续护理模式构建 与初步应用研究
  • 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
血管生成相关基因OLR1通过Notch信号通路调控血管生成促进鼻咽癌转移分子机制的初步研究
  • 批准号:
    2025JJ70574
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
一种负载治疗细胞及药物的可注射性HGM水凝胶用于骨损伤修复的初步研究
  • 批准号:
    2025JJ81129
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于CT的影像组学结合病理组学的机器学习模型直接/间接预测卵巢上皮性癌预后生存的初步研究
  • 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
基于气相色谱-质谱联用的呼吸气体无创检测 在早期食管癌筛查中应用的初步研究
  • 批准号:
    TGY24H160037
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Merbecovirus亚属冠状病毒广谱抗体靶向的保守表位及纳米表位疫 苗的初步研究
  • 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
具有抗乳腺癌活性的新型青蒿素衍生物的设计合成与初步机制研究
  • 批准号:
    2024Y9018
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Preliminary and preparatory research on empirical experiments on law and neuroscience
法学和神经科学实证实验的初步和准备性研究
  • 批准号:
    23K01222
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
IUCRC Preliminary Proposal Planning Grant UC Merced: Center for Memory System Research (CEMSYS)
IUCRC 初步提案规划拨款 加州大学默塞德分校:内存系统研究中心 (CEMSYS)
  • 批准号:
    2310919
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Using Research Practice Partnerships to Take Preliminary Steps towards a Full-fledged Investigation of the Influence of Teacher Leaders on STEM Teacher Effectiveness and Retention
利用研究实践合作伙伴关系,采取初步措施,全面调查教师领导者对 STEM 教师效能和保留率的影响
  • 批准号:
    2243377
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Preliminary Research on Adaptations of Murakami Haruki's Works in the Japanese Cinema of the Post-Studio Era
后工作室时代日本电影村上春树作品改编初探
  • 批准号:
    22K13025
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Preliminary research on construction of the open conversational corpus of the autism spectrum disorder.
自闭症谱系障碍开放会话语料库构建的初步研究
  • 批准号:
    21K20034
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Preliminary research on deployable concrete formwork using principle of origami
利用折纸原理可展开混凝土模板的初步研究
  • 批准号:
    20J14102
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Preliminary research for studies of late Cold War culture and construction of an international cooperative research platform
冷战后期文化研究的初步研究及国际合作研究平台的构建
  • 批准号:
    20K20694
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Preliminary research for a sociology of owners of buildings for rent
出租房屋业主的社会学初步研究
  • 批准号:
    19K02036
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Preliminary research for comprehension of medieval sufism thought
中世纪苏菲主义思想理解初探
  • 批准号:
    19K22996
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了