Options for the Neutron Lifetime Measurements in Traps
Yu. N. Pokotilovski
不同的几何形状的中子寿命测量的方法，超冷中子存储在材料陷阱和额外的可能性，中子存储在磁存储环被认为是。
Different geometries for the neutron lifetime measurements by the method of ultracold neutron storage in material traps and additional possibilities for the neutron storage in the magnetic storage ring are considered.
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。
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Neutron lifetime measurements using gravitationally trapped ultracold neutrons
本文介绍了我们用引力俘获超冷中子（UCN）测量中子寿命的实验。超冷中子被捕获在一个覆盖着全氟聚醚的材料瓶中。通过比较不同比表面积阱中UCN的损失，得到了中子寿命。中子寿命的精确值对于粒子物理学和宇宙学是至关重要的。在这个实验中，UCN的储存时间比以前的任何实验都更接近中子的寿命：UCN从阱中损失的概率只有中子β衰变的1%。得到的中子寿命为878.5 ± 0.7stat ± 0.3sys，是迄今为止最精确的实验测量值。
Progress Towards A Permanent Octupole Magnetic Ultra-Cold Neutron Trap for Lifetime Measurements
由于最近的精确测量结果之间存在很大的分歧，目前对中子$β$衰变寿命的认识受到了仔细的审查。使用磁俘获超冷中子（UCN）的测量提供了没有虚假损失的存储的可能性，这可以提供可靠的中子寿命值。本文介绍了用Halbach型永久八极磁铁制作的Ioffe型阱实现中子寿命测量的进展。实验过程将UCN气体提取到真空中，这减少了许多已知的中子损失通道，并通过原位检测产生的质子来检测中子衰变。
Measurement of the Neutron Lifetime Using a Proton Trap
本文报道了一种新的测量中子衰变寿命的方法，即对在束中子及其衰变质子进行绝对计数。质子被限制在一个准潘宁阱中，用硅探测器计数。中子束注量测量捕获在一个薄的6LiF箔探测器与已知的绝对效率。这些同时测量的组合给出了中子寿命：τ_n = 886.8 +/- 1.2[stat] +/- 3.2[sys]秒。系统的不确定性主要是在质量的6LiF矿床和6Li（n，t）截面的不确定性。这是迄今为止使用束内方法对中子寿命进行的最精确的测量。
Measurement of the neutron lifetime using a gravitational trap and a low-temperature Fomblin coating
我们提出了一个新的中子寿命值878.5 ± 0.7状态。该结果与世界平均值（885.7 ± 0.8 s）相差6.5个标准差，与之前最精确的结果相差5.6个标准差。然而，中子寿命的这个新值以及中子衰变中的β不对称性Ao（-0.1189（7））与标准模型非常一致。
Detection of molecular hydrogen in a neutron beam lifetime experiment
研究了分子氢与质子的电荷交换对中子寿命实验的影响，发现NIST的中子寿命结果未受显著影响。
Measurement of the Neutron Lifetime by Counting Trapped Protons in a Cold Neutron Beam
用在束中子及其衰变质子的绝对计数法测量了中子寿命$τ_{n}$。限制在准潘宁阱中的质子被加速到保持在高电位的硅探测器上，并以接近单位效率计数。中子由一个效率与中子速度成反比的装置计数，这消除了中子束在阱中的停留时间。结果是$τ_{n} = (886.6\pm1.2{\rm [stat]}\pm3.2{\rm [sys]})$ s，这是使用束内方法对寿命的最精确测量。系统的不确定性主要由中子计数决定，特别是矿床的质量和$^{6}$ Li（{ \it{n,t} }）截面。详细讨论了测量技术和仪器、数据分析以及系统不确定度的研究。
Measurement of the neutron lifetime with ultra-cold neutrons stored in a magneto-gravitational trap
本文报道了一种新的中子寿命测量方法，即用超冷中子储存在由永磁体构成的磁引力阱中。在固定的储存时间后，在阱中存活的中子已经被计数，并且在储存期间通过检测从阱泄漏的中子来连续监测阱损失。由此测量得到的中子寿命值为$τ_n=(878.3\pm1.9)$ s。这是用磁存储中子获得的中子寿命的最精确测量。
Neutron lifetime beam anomaly and possible explanation
本文对中子寿命的实验测量作了评述。最新的引力阱（PNPI NRC KI）和磁阱（LANL，USA）测量证实了PNPI小组在2005年获得的结果。用UCN储存法进行的测量结果符合得很好，但在3.6σ（衰变几率的1%）水平上与束流法实验有显著的差异。最新的最精确的测量中子衰变不对称性和中子寿命测量的存储方法是一致的标准模型。本文讨论了在中子寿命测量中产生误差的可能原因。最可能的原因显然是在束流方法实验中，由于质子与剩余气体的电荷交换碰撞，在磁阱中储存期间质子的损失。质子变成中性并离开阱，这导致记录的质子数量减少，即中子衰变概率降低或测量的中子寿命增加。
Measuring the Neutron Lifetime Using Magnetically Trapped Neutrons
中子β衰变寿命在理解标准模型框架内的弱相互作用和大爆炸核合成中4He原始丰度的理论预测中起着重要作用。在以前的工作中，我们成功地证明了超冷中子（UCN）在保守势磁阱中的捕获。美国国家标准与技术研究所中子研究中心（NCNR）对该装置的重大升级即将完成。在我们的方法中，一束0.89 nm的中子入射到超流4He目标内的最小场区域的Ioffe型磁阱。一小部分中子在氦中向下散射到能量小于200 neV，而那些处于适当自旋状态的中子则被捕获。在低于200 mK的温度下，氦的低声子密度抑制了逆过程，使中子不受干扰地旅行。当中子衰变时，高能电子电离氦，产生闪烁光，用光电倍增管检测。由于场强和阱体积的显著增加，导致捕获的中子增加了20倍，因此以前装置的统计局限性将得到缓解。
Magnetic Trapping of Neutrons
准确测量中子的寿命（中子对β衰变不稳定）对于理解弱核力和大爆炸期间物质的产生是很重要的。以前对中子寿命的测量主要受到某些系统误差的限制;然而，这些误差原则上可以通过对存储在磁阱中的中子进行测量来避免。中性粒子阱和带电粒子阱被广泛用于研究复合粒子和基本粒子，因为它们允许长的相互作用时间和与扰动环境的隔离。在这里，我们报告的中子的磁捕获。俘获区充满了超流4-He，它被用来将中子装载到陷阱中，并作为闪烁体来检测它们的衰变。中子在阱中的寿命为750 + 330/-200秒，主要受其β衰变而不是阱损失的限制。我们的实验验证了理论预测的加载过程和磁捕获的中子。这种方法的进一步改进将提高中子寿命测量的精度。
Stochastic modeling and survival analysis of marginally trapped neutrons for a magnetic trapping neutron lifetime experiment
在各种中子寿命实验中，除了$β-$衰变外，中子还可能通过其他机制损失，包括壁损失。不考虑这些其他损失机制会产生系统测量误差和中子寿命测量中的相关系统不确定性。在这项工作中，我们开发了一个物理模型的中子壁损失，并构建了一个竞争风险生存分析模型，以考虑由于$β-$衰变损失，壁损失的边际捕获中子，和一个额外的吸收机制的联合效应的损失。我们确定的生存概率函数与壁损失机制的Monte Carlo方法。基于竞争风险模型与NIST实验数据子集的拟合，我们确定被捕获中子的平均寿命约为700 s --远低于粒子数据组[1]公布的当前最佳估计值（880.1 $\pm$ 1.1）s。目前，实验研究正在进行中，以确定这种差异是否可以解释为中子捕获的${}^3$ He杂质的捕获量。完整的NIST数据分析将在以后的出版物中介绍。
Measurement of the neutron lifetime using a magneto-gravitational trap
自由中子寿命$τ_n$的精确测量，当与轴向矢量形状因子的测量相结合时，可以用于测试CKM矩阵的么正性。非么正性是物理学超越标准模型（BSM）的一个信号。对BSM物理的灵敏度要求$τ_n$的测量精度达到0.1~s。然而，测量$τ_n$的两种主要技术（通俗地说是光束测量和瓶测量）相差近10 μ s。UCN $τ$是一个使用磁引力阱和原位中子探测器的中子寿命实验。在这个陷阱中的中子是不容易损失的材料壁在以前的瓶测量。此外，原位探测器允许对捕获的超冷中子进行光谱监测。在这次演讲中，我将介绍我们的最新结果- $τ_n=877.7\pm0.7_\text{(stat.)}+0.4/-0.2_\text{(sys.)}$ ~s。我也将提出蒙特卡罗模拟的系统影响，包括加热和光谱清洗的实验。
Neutron lifetime measurements with the big gravitational trap for ultracold neutrons
中子寿命是决定弱相互作用参数和原初核合成理论预言的重要物理常数。在使用束中中子和使用储存中子（UCN）测量寿命之间存在3.9σ的差异，这一问题尚未解决。在我们的实验中，我们测量了被地球引力捕获的中子在一个顶部敞开的容器中的寿命。陷阱几何形状的两种配置用于改变UCN与表面碰撞的平均频率-这是通过在不破坏真空的情况下将额外的表面插入陷阱来实现的。捕集器壁涂有无氢含氟聚合物，以减少UCN的损失。测试了该涂层对80 K至300 K之间的多次热循环的稳定性。在80 K时，由于与陷阱壁碰撞而导致UCN损失的概率仅为β衰变概率的1.5%。自由中子寿命是由外推到一个无限大的陷阱与零碰撞频率。这些测量的结果为881.5 +/- 0.7_stat +/- 0.6_syst s，这与粒子数据组给出的常规值880.2 +/- 1.0 s一致。该实验的未来前景是进一步冷却到10 K，这将导致测量精度的提高。最后，我们提出了一个分析目前可用的数据上的各种测量的中子寿命。
Measurement of the Free Neutron Lifetime in a Magneto-Gravitational Trap with In Situ Detection
本文公布UCNtau实验2020–2022年磁引力阱原位探测数据，通过改进探测器、减小气体上散射修正并采用四种几何结构，将中子寿命更新为877.82 s。
Numerical simulations on cleaning the neutron trap for measuring the neutron lifetime
本文给出了磁阱中超冷中子（UCN）轨道动力学行为的数值模拟结果。我们的模拟的主要目标是优化的陷阱参数，以尽量减少的特征时间，从陷阱中去除那些未捕获的中子与相对较长的逃逸时间（清洗陷阱）。我们的结果表明，通过适当选择阱参数，清洗时间可以减少到15秒，甚至更少。许多其他的动力学特性的中子在阱中，包括绝热不变量的守恒的特点沿局部磁场的磁矩的方向，也进行了讨论。
Fill and dump measurement of the neutron lifetime using an asymmetric magneto-gravitational trap
在过去的二十年里，已经产生了几个新的测量和重新分析的中子寿命的旧测量。这些导致了在冷中子束中产生质子的中子衰变率的最精确测量与中子储存实验中测量的寿命之间的4.4标准偏差。使用不同技术的测量对于调查任何测量中是否存在未识别的系统效应非常重要。在本文中，我们报告了一个新的测量使用洛斯阿拉莫斯不对称磁引力陷阱的幸存中子计数外部的陷阱使用填充和转储方法。新的测量给出了自由中子寿命。虽然这种测量不那么精确，但它与以前在同一装置中使用原位计数的结果在统计学上一致。
$τ$SPECT: A spin-flip loaded magnetic ultracold neutron trap for a determination of the neutron lifetime
本文首次实现脉冲自旋翻转装载方案用于三维磁超冷中子阱，在TRIGA Mainz反应堆上测量中子存储时间常数为859(16)秒，并详细研究了主要系统效应，为精确测定中子寿命奠定基础。
Magnetic trapping of ultracold neutrons
本文报道了中子的三维磁约束。通过冷中子与4 He的非弹性散射将中子装入Ioffe型超导磁阱。具有足够低能量和适当自旋状态的散射中子被磁场限制，直到它们衰变。中子衰变产生的电子在液氦浴中产生了闪烁，导致极紫外光脉冲。这种光被下变频到可见光并被检测到。结果中，500 +/- 155中子被磁捕获在每个加载周期，与理论预测一致。观察到的信号的寿命为660 s +290/-170 s，与中子β衰变寿命一致。
Neutron lifetime anomaly and mirror matter theory
本文聚焦中子寿命测量中束流法与瓶式法的差异，提出镜像物质框架下的普通-镜像中子振荡模型来解释寿命异常及CKM矩阵非幺正性，并讨论用小型磁陷阱和超强磁场实验检验其独特预言。
Neutron lifetime measurements and effective spectral cleaning with an ultracold neutron trap using a vertical Halbach octupole permanent magnet array
超冷中子（UCN）存储测量是在一个陷阱中进行的，该陷阱由1.3 T Halbach Octupole PEr（HOPE）磁体阵列垂直排列而成，使用劳厄-朗之万研究所PF 2源的TES端口。在捕集器底部的机械UCN阀用于填充和排空。该阀用Fomblin润滑脂覆盖，以诱导非镜面反射，并与从顶部插入的可移动聚乙烯UCN去除器结合使用，用于清洁阈值以上的UCN。由于UCN去极化的损失被抑制与最小2 mT的偏置场。在不使用UCN去除剂的情况下，观察到$(712 \pm 19)$ s的总储存时间常数;在去除剂插入80 s并在距离捕集器底部80 cm或65 cm处使用的情况下，观察到$(824 \pm 32)$ s和$(835 \pm 36)$ s的时间常数。结合后两个值，在对UCN阀处的损失进行初步校正后，提取出$τ_{\rm n} = (887 \pm 39)$ s的中子寿命。在清洁过程中的UCN人口的时间常数进行了观察和比较的UCN动力学理论的基础上，以及Monte-Carlo研究的计算。这些计算用于预测在无去除器、80 cm去除器和65 cm去除器测量中清洁后剩余的$\sim 5\%$、$\sim 0.5\%$和$\sim 10^{-12}\%$的阈值以上群体。因此，通过使用覆盖整个陷阱底部的非镜面反射器和陷阱顶部的去除器，我们已经建立了一个有效的清洁程序，用于去除磁性存储UCN的高精度…
Measurement of the neutron lifetime using an asymmetric magneto- gravitational trap and in situ detection
平均中子寿命$τ_n$的精确值在核物理、粒子物理和宇宙学中起着重要的作用。它是预测原始宇宙中质子与氦原子比例的关键输入，并用于寻找粒子物理学标准模型之外的新物理学。在通过计数束中自由中子的衰变率（887.7 $\pm$ 2.2 s）和通过计数在材料阱中存储不同存储时间的存活超冷中子（878.5 $\pm$ 0.8 s）测量的$τ_n$之间存在3.9的标准偏差差异。这里描述的实验消除了损失机制存在于以前的陷阱实验中，通过使用排斥磁场梯度使极化超冷中子悬浮在非对称存储陷阱的表面上方，使得存储的中子不与材料陷阱壁相互作用，并且准稳定轨道中的中子快速离开陷阱。由于这种方法和使用一种新的原位中子探测器，这里报告的寿命（877.7 $\pm$ 0.7（stat）+0.4/-0.2（sys）s）是第一个现代测量的$τ_n$，不需要校正大于引用的不确定性。
The possible explanation of neutron lifetime beam anomaly
用UCN存储方法进行的测量结果符合得很好。最新的最精确的测量中子衰变不对称性和中子寿命测量的存储方法是一致的标准模型。然而，在$3.6σ$（衰变几率的1%）水平上，与束流方法实验存在显著差异。本文讨论了用束流法实验测量中子寿命时产生误差的可能原因。最可能的原因显然是在束流方法实验中，由于质子与剩余气体的电荷交换碰撞，在磁阱中储存期间质子的损失。质子变成中性并离开阱，这导致记录的质子数量减少，即中子衰变概率降低或测量的中子寿命增加。
Direct determination of neutron lifetime in $β$-decay
中子寿命目前最精确的测定方法有两种，即所谓的“束流法”和中子阱贮存法。本研究的目的是通过消除传统的系统误差来获得更高精度的中子寿命。一个新的特点是只从一组带有误差的电子计数率中提取中子寿命。新接收到的中子寿命值是$$ τ_{NT}=883.31\pm0.02(stat.)\pm0.02(sys.) \quad \mbox{s.} $$。获得的中子寿命是两个寿命的加权平均值，针对不同的中子子集定义，提供中子$β$衰变中的不对称性的公知效应。简单的计算预测这些寿命的值，并显示其对应的中子衰变的已知的不对称参数。确定了两个新引入的中子寿命的算术平均（中心）值。由此产生的加权值$τ_{NT}$与第一种和第二种方法中的寿命在其双重误差的限制下很好地一致，但在精度上明显超过它们。此外，新的寿命，这是所谓的$L$ -中子寿命和$R$ -中子寿命的估计，完成。估算结果与中子衰变不对称性的已知参数相一致。\keywords{neutron \and decay \and channel \and lifetime \and electron \and trap} \PACS{06.30.-k \and 12.90+b \and 13.30Ce \and 14.20.Dh \and 28.20-V \and 29.40 Cs}
Exotic decay channels are not the cause of the neutron lifetime anomaly
因为用冷中子束测量的长中子寿命与用装在阱中的超冷中子测量的寿命有很大的不同。人们经常推测，这种“中子异常”是由于一个未知来源的奇异暗中子衰变通道。我们表明，这种解释的中子异常可以排除高水平的信心时，使用的是新的数据，中子衰变参数。此外，中子衰变的数据现在可以与核\b{eta}衰变的Ft数据进行比较。
A comparison of two magnetic ultra-cold neutron trapping concepts using a Halbach-octupole array
本文介绍了一种新型的超冷中子磁阱，它由一个长1.2 m、内径为47 mm的Halbach八极永磁体阵列和一组超导端部线圈及偏置场螺线管组成。在一个垂直的，磁引力和水平设置的陷阱的使用进行了比较的有效体积和控制的关键系统的影响，需要在高精度的中子寿命测量的能力。
Trapping radioactive ^{82}Rb in an optical dipole trap and evidence of spontaneous spin polarization
选定种类的放射性原子的光学捕获在精密测量中具有很大的潜力，用于测试基础物理，如EDM，PNC和宇称违反β衰变不对称相关系数。我们报道了10^4个放射性^{82}Rb原子（t_{1/2} =75 s）在光偶极阱中的俘获，其俘获寿命为~55 s。从磁光阱的转移效率为~ 14%。我们进一步报道了在光偶极阱加载中原子自发自旋极化的证据。这一进展是迈向新一代极化^{82}Rb原子精确J-β相关测量的重要一步。
Realistic calculations of nuclear disappearance lifetimes induced by neutron-antineutron oscillations
现实的计算核消失寿命的中子-反中子振荡引起的氧和铁的报告，使用反中子核势来自最近的反质子原子X射线和放射化学数据的综合分析。中子-反中子振荡时间的下限为3.3 × 10 E8秒，这是从Super-Kamiokande I的氧中子寿命的新下限1.77 × 10 E32年推导出来的。在碳和镍中的反中子散射长度，需要在陷阱实验中使用超冷中子，计算更新的反核子光学势在阈值，结果显示在很大程度上是模型独立的。
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