arXiv 0809.49022008-09nucl-ex

在实验室超冷中子实验中寻找中子镜中子振荡

Search for neutron - mirror neutron oscillations in a laboratory experiment with ultracold neutrons

A. P. Serebrov, E. B. Aleksandrov, N. A. Dovator, S. P. Dmitriev, A. K. Fomin, P. Geltenbort, A. G. Kharitonov, I. A. Krasnoschekova, M. S. Lasakov, A. N. Muras… 展开作者

A. P. Serebrov, E. B. Aleksandrov, N. A. Dovator, S. P. Dmitriev, A. K. Fomin, P. Geltenbort, A. G. Kharitonov, I. A. Krasnoschekova, M. S. Lasakov, A. N. Murashkin, G. E. Shmelev, V. E. Varlamov, A. V. Vassiljev, O. M. Zherebtsov, O. Zimmer

备注：: 11 pages, more detailed analysis of data
DOI：: 10.1016/j.nima.2009.07.041

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

镜像物质被认为是暗物质的候选者。与此相关的是，利用超冷中子在不同磁场阱中的储存，进行了中子-镜像中子（nn '）跃迁的实验研究。结果得到了中子镜中子振荡时间的新极限，τ_osc >= 448 s（90% C.L.），假设没有大于100 nT的镜像磁场。此外，还首次尝试对镜像磁场进行了限制。

英文摘要：

Mirror matter is considered as a candidate for dark matter. In connection with this an experimental search for neutron - mirror neutron (nn') transitions has been carried out using storage of ultracold neutrons in a trap with different magnetic fields. As a result, a new limit for the neutron - mirror neutron oscillation time has been obtained, tau_osc >= 448 s (90% C.L.), assuming that there is no mirror magnetic field larger than 100 nT. Besides a first attempt to obtain some restriction for mirror magnetic field has been done.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

继续探索

相关论文

利用超冷中子储存进行中子镜中子振荡的实验研究

Experimental search for neutron - mirror neutron oscillations using storage of ultracold neutrons

基本粒子的镜像伙伴的隐藏扇区的想法作为暗物质的可能候选者引起了相当大的兴趣。最近Berezhiani和Bento指出，目前的实验数据不能排除中子n快速振荡为镜像中子n'的可能性，振荡时间远小于中子寿命。必须在弱磁场下进行真空跃迁n->n'的专门搜索，其中两个状态都是简并的。我们报告的结果，我们的实验，比较率超冷中子存储后，在弱磁场远低于20 nT，并在磁场强到足以抑制所寻求的过渡。我们得到了n-n'跃迁振荡时间的一个新极限τ_osc（90%C. L.）> 414 s。相应的正常中子态和镜像中子态的混合能极限为delta_m（90%C. L.）< 1.5x10-18 eV。

2007-06-25nucl-ex

利用近镜中子自旋进动约束自旋相关短程相互作用

Constraining spin-dependent short range interactions using neutron spin precession close to a mirror

自由中子与物质的自旋相关短程相互作用可以用各种方法来研究。这篇短文讨论了在大块物质附近被俘获的超冷中子的伪磁进动，它应该比迄今为止提出的任何其他方法都要灵敏几个数量级。

2008-10-17nucl-ex

洛斯阿拉莫斯国家实验室升级的超冷中子源的性能及其对可能的中子电偶极矩实验的意义

Performance of the upgraded ultracold neutron source at Los Alamos National Laboratory and its implication for a possible neutron electric dipole moment experiment

洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的超冷中子（UCN）源使用固体氘作为UCN转换器，并由加速器散中子驱动，已成功运行10多年，为各种实验提供UCN，作为第一个基于超热过程的生产UCN源。它最近进行了重大升级。本文介绍了改进后的LANL UCN源的设计和性能。冷中子谱和UCN密度的测量和蒙特卡罗预测相比。源显示为如所建模的那样执行。在生物防护罩出口处测得的UCN密度为$184(32)$ UCN/cm $^3$，比先前报道的最高值增加了4倍。存储在外部腔室中的极化UCN密度被测量为$39(7)$ UCN/cm $^3$，其足以进行实验以搜索具有$σ(d_n) = 3\times 10^{-27}$ $e\cdot$ cm的一个标准偏差灵敏度的非零中子电偶极矩。

2018-01-16nucl-exphysics.acc-phphysics.ins-det

对“利用电场梯度加速和超冷中子干涉测量中子电偶极矩的方法”一文的评论

Comment on "A proposed method for measuring the electric dipole moment of the neutron using acceleration in an electric field gradient and ultracold neutron interferometry"

我们讨论了弗里德曼，林戈和Dombeck的建议，以寻找中子电偶极矩使用的加速中子在一个不均匀的电场随后放大所产生的位移的几种方法，涉及自旋无关的相互作用（重力）或反射弯曲（自旋无关）镜。我们表明，所提出的技术是劣于通常的方法的基础上磁共振。

1999-04-22nucl-ex

磁瓶中的超冷中子去极化

Ultracold neutron depolarization in magnetic bottles

我们分析了超冷中子的去极化限制在一个磁场配置类似于现有的或拟议中的磁引力存储实验，旨在精确测量的中子寿命。我们使用半经典的马约拉纳方法的扩展以及近似的量子力学分析，这两个都是由Walstrom等人[Nucl.Instr. Meth. A 599，82（2009）]。与以前的工作相反，我们不把分析局限于中子运动的纯垂直模式。横向运动被示出，导致在磁存储陷阱中的主要去极化损失。该系统的研究也使我们能够估计所遭受的退极化损失的超冷中子全反射的非磁性镜沉浸在磁场。这个问题在极化中子衰变研究中是非常重要的，例如使用超冷中子测量不对称参数A，并且它可能限制基于通过高磁场的超冷中子极化器的效率。

2013-07-22nucl-ex

中子的直接实验极限--镜中子振荡

A direct experimental limit on neutron -- mirror neutron oscillations

如果存在一个镜像世界，它有我们普通粒子谱的副本，中子n和它的简并伙伴镜像中子${\rm n'}$可能会混合并经历${\rm nn'}$振荡。普通磁场与普通中子的相互作用会提升镜像伙伴之间的简并度，减小n波函数中的${\rm n'}$振幅，从而抑制其可观测性。本文报道了在有和没有叠加磁场的阱中超冷中子存储的实验比较。没有发现磁场的影响，假设镜像磁场可忽略不计，则振荡时间$τ_{\rm nn'} > 103$ s（95% C.L.）导出了

2007-09-13nucl-ex

更多相关论文收起更多论文

镜像磁场中的中子-中子振荡

Neutron to Mirror-Neutron Oscillations in the Presence of Mirror Magnetic Fields

我们进行了超冷中子（UCN）存储测量，以寻找由于中子（n）到镜像中子（n '）振荡作为外加磁场B的函数而引起的额外损失。在存在镜像磁场B '的情况下，UCN损耗对于B = B'将是最大的。我们没有观察到nn'振荡的任何迹象，并将振荡时间的下限设定为在95% C. L.时tau_{nn'} > 12.0 s。对于0和12.5 μ T之间的任何B'。

2009-08-18nucl-ex

关于中子镜中子振荡的实验研究

On the experimental search for neutron -- mirror neutron oscillations

快中子-镜像中子（n-n '）振荡是最近提出的解释GZK之谜的理论。我们讨论了可能的实验室实验，以寻找这样的振荡和改善目前非常弱的约束值的n-n'振荡概率。

2006-01-11hep-phnucl-ex

在PSI UCN源上用专用装置改进在镜像磁场存在下中子到镜像中子振荡的搜索

Improved search for neutron to mirror-neutron oscillations in the presence of mirror magnetic fields with a dedicated apparatus at the PSI UCN source

虽然Paul Scherrer研究所（PSI）的国际nEDM合作在2017年获得的数据覆盖了假设中子（$n$）到镜像中子（$n'$）跃迁的声称潜在信号的相当大一部分参数空间，但它无法在各种镜像磁场下测试所有声称的信号区域。因此，PSI正在进行一项使用储存超冷中子（UCN）的$n-n'$振荡的新研究，大大扩展了镜像磁场（$B'$）和振荡时间常数（$τ_{nn'}$）参数空间的范围。新装置的设计是为了测试储存的超冷中子作为施加磁场的函数的异常损失。该实验与以前的实验不同之处在于它有一个非常大的储存容器（1.47 m $^3$），提高了它的统计灵敏度。在2020年的测试实验中，我们展示了我们设备的能力。然而，对我们最近数据的全面分析仍有待进行。基于已经证明的性能，我们将达到对振荡时间$τ_{nn'}/\sqrt{\cos(β)}$的灵敏度远高于100秒，其中$β$是$B'$和所施加的磁场$B$之间的角度。$B$的扫描将允许发现或全面排除在以前的实验分析中报告的潜在信号，并建议与中子到镜像中子振荡一致。

2021-10-31hep-exnucl-exphysics.ins-det

超冷中子在聚乙烯和钒中的上散射和吸收测量

Measurements of ultracold neutron upscattering and absorption in polyethylene and vanadium

作为超冷中子（UCN）的有效“替代物”的元素的中子截面的研究对于核和粒子物理、宇宙学和重力学中的许多精确实验至关重要。在这种情况下，“吸收”包括中子的俘获和向上散射到UCN能区以上的能量。现有的数据，特别是氢的数据，彼此之间或与理论都不一致。在这份报告中，我们描述了在洛斯阿拉莫斯国家实验室UCN设施的UCN上散射截面的钒和氢在CH $_2$使用同时测量这些元素的辐射捕获截面的测量。我们测量了CH $_2$中氢的$σ_{up}=1972\pm130$ b，这低于理论预期，以及钒的$σ_{up} < 25\pm9$ b，与固体中热激发的中子加热的预期一致。

2013-06-05nucl-ex

LANL UCN设施新的超冷中子束线的特性

Characterization of the new Ultracold Neutron beamline at the LANL UCN facility

目前正在洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）开发的中子电偶极矩（nEDM）实验将使用超冷中子（UCN）和拉姆齐的分离振荡场方法来寻找nEDM。在本文中，我们提出了在LANL UCN源的新光束线的调试过程中进行的UCN存储和UCN传输的测量，并证明了足够数量的存储极化UCN实现$δd_n = 2\times 10^{-27}$ ~ $e\cdot\text{cm}$在5个日历年的运行的统计不确定度。我们还提出了一个分析模型描述的数据，提供了一个简单的参数化的输入UCN能谱上的新的光束线。

2023-01-17nucl-exphysics.ins-det

用中子电偶极矩测量研究中子-镜像中子振荡

A search for neutron to mirror neutron oscillation using neutron electric dipole moment measurements

重子数破缺是重子发生的关键因素。有人假设，也可能有一个宇称共轭副本的标准模型粒子，称为镜像粒子。这种镜像宇宙的存在具有特殊的可检验意义，特别是在中性粒子振荡领域，即重子数破坏中子到镜像中子（$n-n'$）振荡。因此，有许多实验都在寻找$n-n'$振荡，并对描述它的参数施加了限制。所有以前的努力都是通过比较两种情况中的一种或两种情况下储存一段时间后存活的超冷中子的相对数量来寻找$n-n'$振荡的：（i）零施加的磁场与非零施加的磁场的比较，以及（ii）施加的磁场的方向被反转的比较。然而，当翻转所施加的磁场的方向时，$n-n'$振荡也导致极化中子的进动频率的变化。我们第一次使用了中子电偶极矩的最新搜索数据[Phys. Rev. Lett. 124，081803（2020）]以限制$n-n'$振荡。在补偿了影响超冷中子和共存$^{199}$ Hg原子的进动频率比的系统效应之后，我们限制了由于$n-n'$振荡而引起的任何进一步的扰动。因此，我们提供了一个$n-n'$振荡时间常数的下限，即$τ_{nn'}/\sqrt{|\cos(β)|} > 5.7~$ s，$0.36~μ$ T' $<B'<1.01~μ$ T'（95\% C.L.），其中，$β$是所施加的磁场与环境镜磁场之间的角度。该约束是$0.36~μ$ T“$<B'<0.40~μ$ T”范围内的最佳可用约束。

2022-01-18hep-exnucl-ex

中子-镜像中子振荡的研究

A search for neutron to mirror-neutron oscillations

有人提出，可能存在标准模型粒子的镜像副本，在全局水平上恢复弱相互作用中的宇称对称性。中性标准模型粒子（如中子）与其镜像粒子之间的振荡可能会回答当今物理学中的各种问题。天体物理学研究和超冷中子储存测量导致的地面实验研究了中子到镜像中子的振荡，并对理论参数施加了限制。最近，进一步分析这些超冷中子存储实验产生了统计上显着的异常信号，可以解释为中子镜像中子振荡，假设非零镜像磁场。中子电偶极矩合作小组在保罗·谢勒研究所进行了专门的搜索，没有发现中子与镜像中子振荡的证据。因此，获得了以下振荡时间的新下限：在$B'=0$下的$τ_{nn'} > 352~$ s（95% C.L.），所有$0.4~μ\text{T}<B'<25.7~μ\text{T}$的$τ_{nn'} > 6~\text{s}$（95% C.L.），和所有$5.0~μ\text{T}<B'<25.4~μ\text{T}$的$τ_{nn'}/\sqrt{\cosβ}>9~\text{s}$（95% C.L.），其中，$β$是所施加的磁场与被假定为与地球绑定的局部镜像磁场之间的固定角度。这些新的约束是迄今为止在$B'\sim10~μ$ T和$B'\sim20~μ$ T附近测量的最佳约束。

2020-11-19hep-phnucl-exquant-ph

YAP:Ce闪烁体作为绝对超冷中子探测器

YAP:Ce scintillator as an absolute ultracold neutron detector

本文提出一种涂覆¹⁰B的YAP:Ce闪烁体作为绝对超冷中子探测器，利用其高费米势和短衰减时间降低上散射并适应高计数率，实验测得中子计数效率约86.82%，且相比ZnS屏多计数8%至28%的超冷中子。

2024-03-27nucl-exphysics.ins-det

超冷中子在polymer $[C_6 H_{12}]_n$上的上散射

The Upscattering of Ultracold Neutrons from the polymer $[C_6 H_{12}]_n$

人们普遍认为，储存阱中超冷中子（UCN）损失的主要原因是阱壁表面吸附的氢向热能范围的上散射。然而，这一结论所依据的数据很差，而且相互矛盾。在这里，我们报告的测量，在洛斯阿拉莫斯国家实验室UCN源，UCN与半结晶聚合物PMP（商品名TPX），[C $_{6}$ H $_{12}$ ] $_n$中的氢结合的相互作用后，上散射中子的通量的平均能量。我们的分析是用MCNP程序进行的，该程序基于中子散射定律对半结晶聚乙烯[C $_{2}$ H $_{4}$ ] $_n$中束缚氢向上散射的UCN的应用，导致我们的通量平均能量值为26 $\pm3$ meV，与先前报道的10至13 meV的实验值相矛盾，并与中子加热的理论模型一致。MCNP代码。

2013-08-12cond-mat.mtrl-scinucl-ex

在HFIR上对镜像中子的新搜寻

New Search for Mirror Neutrons at HFIR

镜像物质理论预言了一个隐藏的扇区，它由标准模型粒子和相互作用的副本组成，但具有相反的宇称。如果镜像物质与普通物质相互作用，可能会以中性粒子振荡的形式产生实验上可获得的影响。在控制磁场中，用超冷中子进行储存/消失测量，直接寻找中子振荡成镜像中子的过程，得到的一些不确定的结果与$τ$ $\sim$ 10~s的特征振荡时间一致。在这里，我们描述了一个建议的消失和再生实验中，中子振荡和从镜像中子状态。在橡树岭国家实验室的高通量同位素反应堆中使用现有的通用小角中子散射仪器进行的实验可以具有在1周的射束时间内以低成本排除高达$τ$ $<$ 15 μ s的灵敏度。

2017-10-25hep-exnucl-exphysics.ins-det

中子-反中子振荡实验中反中子镜所需的反中子-核数据的理论分析

Theoretical Analysis of Antineutron-Nucleus Data needed for Antineutron Mirrors in Neutron-Antineutron Oscillation Experiments

反中子-核散射长度的值，特别是它们的虚部，需要评估在实验室实验中使用中子镜寻找中子-反中子振荡的可行性。我们分析了现有的实验和理论的限制，这些值的重点是低$A$核和使用的结果，建议材料的中子/反中子的指导和评估系统的不确定性估计的中子-反中子振荡时间。作为一个例子，我们讨论了一个方案，为未来的中子-反中子振荡实验提出的欧洲SputtersSource。我们还建议未来的实验，可以提供一个更好的确定值的反中子核散射长度。

2020-09-24hep-phnucl-exnucl-th

超冷中子源上固体氘表面的衰变

Solid deuterium surface degradation at ultracold neutron sources

固体氘（sD_2）是产生超冷中子（UCN）的有效转换器。众所周知，sD_2必须足够冷，具有高纯度并且大部分处于其正态，以保证UCN在固体中的长寿命，它们从固体中被提取到真空中。由于晶体的不均匀性限制了弹性散射的平均自由程并降低了提取效率，因此块状sD_2材料的UCN透明度必须很高。在Paul Scherrer研究所和Los Alamos国家实验室的UCN源进行的观测一致表明，在对sD_2进行初始制备或后期处理（"调理"）后，UCN产率随操作时间的推移而降低。我们表明，除了质量的散装sD_2，其表面的质量是必不可少的。我们的观察和模拟支持这样的观点，即由于D_2霜层在脉冲操作下的建立，导致UCN的强烈反射和随后的损失，表面正在恶化。我们报告的UCN产率测量结果，温度和压力行为的氘源操作和调节，和UCN输运模拟。这一点，再加上光学观测的SD_2霜形成的初始透明SD_2在离线研究与脉冲热输入在北卡罗来纳州立大学UCN源的结果在一致的描述UCN产量下降。

2018-08-28hep-exnucl-exphysics.ins-det

用CCD像素传感器测量引力场中子量子态的方案

Proposal for measuring the quantum states of neutrons in the gravitational field with a CCD-based pixel sensor

本文提出了一种精确测量束缚在地球引力场中的超冷中子量子态的实验装置。该实验利用基于CCD的像素传感器和放大系统来观察中子分布的精细结构。在这项工作中，我们分析了传感器的沉积能量测量能力，并发现其空间分辨率为5.3 μ m。用圆柱棒作凸面镜，实现了两个数量级的放大率。

2009-01-05nucl-exphysics.ins-detquant-ph