Development of SiPM-based spectrometers for the UCNtau and UCNA+ experiments
为 UCNtau 和 UCNA 实验开发基于 SiPM 的光谱仪
基本信息
- 批准号:2209521
- 负责人:
- 金额:$ 32.06万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-07-15 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The free neutron radioactively decays into a proton, electron, and anti-neutrino. The rate at which this process occurs, and the direction of the ejected particles, is determined by parameters of the weak nuclear force. Precision studies of these parameters provide a window into the fundamental physics governing our universe and can identify new physics. The goal of future experiments is to be sufficiently sensitive to detect new physics that is not currently part of the Standard Model of Forces and Particles. To increase the sensitivity of these experiments new modern technologies and techniques must be integrated into the experimental methods. This award will support the investigation of Silicon Photomultiplier based neutron and electron detectors that will mitigate systematic uncertainties in previous iterations of neutron decay experiments. The project will provide undergraduate researchers with essential hands-on training in skills that will prepare them for the national STEM workforce. In collaboration with the ultracold neutron physics group at Los Alamos National Laboratory this research will enable higher precision measurements of the neutron lifetime, the beta-asymmetry parameter ‘A’, and a new search for the neutron’s electric dipole moment. Three experimental goals are outlined in this project. First, provide a silicon photomultiplier-based scintillation detector for a 0.2% measurements of ‘A’ for the UCNA+ experiment. The detector will eliminate the multi-wire proportional counter used in UCNA that was the source of backscattering and energy loss systematics. This technology will enable a similar detector scheme for high rate counting in the UCNtau experiment. Second, provide neutron time of flight spectrometers for online assess of the ultracold neutron velocity spectrum which is essential for understanding systematic effects in all the experiments hosted by LANL. Finally, provide a design of a lightly enriched uranium insert for the LANL ultracold neutron source capable increasing the production by a factor of four.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.
自由中子放射性衰变为质子、电子和反中微子。 这一过程发生的速率和射出粒子的方向由弱核力的参数决定。对这些参数的精确研究提供了一个了解支配我们宇宙的基本物理学的窗口,并可以识别新的物理学。 未来实验的目标是足够敏感,以检测目前不属于力和粒子标准模型的新物理。为了提高这些实验的灵敏度,必须将新的现代技术和技术融入实验方法中。该奖项将支持基于硅光电倍增管的中子和电子探测器的研究,这将减轻以前中子衰变实验迭代中的系统不确定性。 该项目将为本科研究人员提供必要的技能实践培训,使他们为国家STEM劳动力做好准备。与洛斯阿拉莫斯国家实验室的超冷中子物理组合作,这项研究将使中子寿命,β-不对称参数“A”的更高精度测量成为可能,并对中子的电偶极矩进行新的探索。 本项目提出了三个实验目标。 首先,为UCNA+实验提供基于硅光电倍增管的闪烁探测器,用于0.2%的“A”测量。 该探测器将消除UCNA中使用的多丝正比计数器,该计数器是后向散射和能量损失系统的来源。这项技术将使一个类似的检测器计划的高速率计数在UCNTau实验。 其次,提供中子飞行时间谱仪,用于在线评估超冷中子速度谱,这对于理解LANL主持的所有实验中的系统效应至关重要。 最后,为LANL超冷中子源提供一种能够将产量提高四倍的轻浓缩铀嵌入物设计。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
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