Search for neutron - mirror neutron oscillations in a laboratory experiment with ultracold neutrons
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。
2009-02-11 nucl-ex
Spin flip loss in magnetic storage of ultracold neutrons
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。我们使用近似的量子力学分析，如Walstrom \emph{et al} [Nucl.Instrum. A 599，82（2009）]。我们的分析并不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。
2013-07-19 nucl-ex
First Measurement of the Neutron $β$-Asymmetry with Ultracold Neutrons
报道了利用极化超冷中子（UCN）首次测量中子$β$衰变的角关联参数。我们利用UCN的能量低于约200 neV，我们引导和存储$\sim 30$ s在铜衰变体积。衰变体积外部的静态7 T场的$\vecμ_n \cdot \vec{B}$电势为平行于场的自旋态提供420 neV的势能势垒，在UCN通过绝热快通（AFP）自旋翻转器并进入位于1 T、$2 \times 2π$超导螺线管光谱仪内的衰变体积之前使UCN极化。我们确定一个值的$β$ -不对称参数$A_0$，成比例的中子极化和电子动量之间的角相关性，$A_0 = -0.1138 \pm 0.0051$。
2008-09-17 nucl-ex
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。
1999-04-22 nucl-ex
Calculation of the ultracold neutron upscattering rate from para-deuterium bound in a lattice
本文计算了室温下氘污染的固体氘在T=0K附近的超冷中子（UCN）上散射率，发现在室温平衡浓度下UCN上散射率为4msec。仲氘污染似乎是负责在洛斯阿拉莫斯溅射驱动的UCN源的UCN的明显损失。
1999-11-12 nucl-ex
Constraints on spin-dependent short-range interactions using gravitational quantum levels of ultracold neutrons
在本文中，我们讨论了一种可能性，以改善限制自旋相关的短程相互作用在1 - 200微米的范围内显着。对于这样的互动，我们的约束目前没有竞争。它们是通过观察超冷中子的引力束缚态得到的。我们将使用下一代光谱仪GRANIT在极化中子的专用实验中将这些约束提高约三个数量级。
2009-02-18 nucl-ex
Cubic boron nitride: a new prospective material for ultracold neutron application
首次在研究堆TRIGA Mainz的超冷中子源上用飞行时间法（TOF）测量了天然立方氮化硼（cBN）的中子光学壁势。所研究的样品具有（305 +/- 15）neV的壁电位。该值与中子反射计数据和理论预期的结果吻合得很好。由于立方氮化硼涂层（同位素富集）具有高的UCN临界速度和良好的介电特性，因此在UCN实验中将有许多应用。
2009-01-11 nucl-ex
UCN, the ultracold neutron source -- neutrons for particle physics
超冷中子为中子性质的研究提供了一个独特的工具。概述了PSI的超冷中子（UCN）源，它产生了最高的UCN强度的基础物理实验，利用高强度的质子束结合固体氘在5 K的温度下的高UCN产率。我们简要地列出了重要的基础物理结果的基础上测量中子在PSI。
2021-06-06 nucl-ex physics.ins-det
A note on the ultracold neutrons production by neutron deceleration on clusters in liquid helium
慢中子减速通过它们与纳米团簇在液氦中的相互作用的评估。结果表明，如果团簇被范德华相互作用束缚，则该过程被强烈抑制。
2008-12-04 nucl-ex physics.atm-clus
On the possibility of a significant increase in the storage time of ultracold neutrons in traps coated with a liquid helium film
结果表明，超冷中子阱的粗糙内壁可以涂上一层比超冷中子穿透氦的深度厚得多的超流氦膜。这种涂层应该可以将阱壁吸收引起的超冷中子损失率降低几个数量级。结果表明，三角形粗糙度比矩形粗糙度更能有效地降低超冷中子的损失率。三角形粗糙度在技术上更容易实现，并且这种衍射光栅在工业上制造。还提出了其他方法来增加保护性氦膜的厚度。
2022-02-03 cond-mat.other nucl-ex
Experiments with ultracold neutrons - first 50 years
今年是首次实验观测超冷中子（UCN）50周年。我回顾了在杜布纳的第一次实验，第一次遇到FL夏皮罗是UCN研究的先驱，也是UCN实验的早期阶段。与UCN调查的现状进行了简短的审查。
2018-05-14 nucl-ex physics.hist-ph
Startup of the High-Intensity Ultracold Neutron Source at the Paul Scherrer Institute
超冷中子（UCN）可以储存在合适的瓶子中，并观察数百秒。因此，UCN可以用来详细研究中子的基本性质。在保罗·谢勒研究所建造了一个新的用户设施，为基础物理研究提供超冷中子。2010年12月，该设施的组装完成，首次生产超冷中子。2011年6月获得运营批准。我们给出了源代码和启动时状态的概述。
2012-02-27 nucl-ex physics.ins-det
Spectroscopy of ultracold neutrons using diffraction by a moving grating
用飞行时间傅里叶谱仪测量了中子移动光栅衍射实验中出现的超冷中子能谱。同时观察到了五条衍射线。所得数据与基于运动光栅中子衍射多波动力学理论的理论预测符合得很好。
2016-02-07 nucl-ex physics.optics
Ultracold neutron detection with 6Li-doped glass scintillators, NANOSC: a fast ultracold neutron detector for the nEDM experiment at the Paul Scherrer Institute
本文总结了旨在表征超冷中子探测的测量结果与6Li掺杂玻璃闪烁体。厚度为100-200微米的单个GS 10或GS 20中子源满足超冷中子探测要求，具有可接受的中子-伽马鉴别力。这种区分明显地通过两个澄清器的堆叠得到改善：6Li耗尽的玻璃结合到6Li富集的玻璃。光学接触粘合用于两个反射器之间，以获得完美的光学接触。闪烁体的探测效率类似于3 He Strelkov气体探测器。与数字数据采集系统耦合，计数率可达10^5计数/秒。基于这种闪烁体堆叠布置的探测器已经建成，并自2010年以来一直用于Paul Scherrer研究所的中子电偶极矩实验。给出了它对中子电偶极矩实验正常运行的响应。
2016-06-23 nucl-ex physics.ins-det
An ultracold neutron storage bottle for UCN density measurements
我们已经开发了一个存储瓶的超冷中子（UCN），以测量UCN密度在束端口的保罗谢勒研究所（PSI）的UCN源。本文介绍了设计，建造和调试的强大的和移动的存储瓶的体积相当于典型的存储实验32升，例如寻找一个电偶极矩的中子。
2016-06-06 nucl-ex physics.ins-det
Commissioning of the new high-intensity ultracold neutron source at the Paul Scherrer Institut
新的高强度超冷中子源已于2009年开始在Paul Scherrer研究所投入使用。这种新一代高强度UCN源的设计目标是超过目前可用于基础物理研究的超冷中子密度的约100倍，其中最大的推力来自对中子电偶极矩的搜索。PSI UCN源是基于通过质子诱导铅溅射产生中子，然后在重水中进行中子热化，并在固体氘晶体中进行中子冷却以获得冷和超冷能量。最近成功地进行了高达2mA的质子束在溅射靶上的束流测试。大多数源组件已安装，其他组件最终安装。该装置正在轨道上的第一次冷却和UCN生产在2010年。
2010-11-17 nucl-ex physics.ins-det
A prestorage method to measure neutron transmission of ultracold neutron guides
全世界都在努力寻找粒子物理学标准模型之外的物理学。使用超冷中子（UCN）的精密实验需要非常高的UCN强度。因此，UCN从生产体积到实验的有效运输非常重要。我们已经开发了一种方法，使用预存储的UCN，以量化UCN传输管状指南。这种方法模拟了保罗谢勒研究所的UCN源的最终安装，其中中子被存储在一个中间存储容器中，为三个实验端口服务。这种方法使我们能够鉴定UCN指南的预期用途，并比较它们的属性。
2015-08-25 nucl-ex physics.ins-det
A Proposed Method for Measuring the Electric Dipole Moment of the Neutron Using Acceleration in an Electric-Field Gradient and Ultracold Neutron Interferometry
本文提出了一种测量中子电偶极矩的方法，即利用超冷中子干涉仪和一个具有强电场梯度的静电加速器，利用中子可能的电偶极矩加速中子。这种电加速，随后是放大器和相位差发生器，可以产生相对较大的相位差，并且这些可以通过马赫-曾德尔干涉仪测量。这种方法可以将测量的灵敏度提高几个数量级，超过10^{-25} e.cm的电流极限。此外，这种测量中的系统误差可能与当前EDM实验中的系统误差显著不同。
1999-09-17 hep-ex nucl-ex
Experimental investigation of the low molecular weight fluoropolymer for the ultracold neutrons storage
描述了用于检测低分子量含氟聚合物CF $_{3}$（CF $_{2})_{3}$ -O-CF $_{2}$ -O-（CF $_{2})_{3}$ CF $_{3}$）的实验装置，该低分子量含氟聚合物是用于超冷中子储存室壁的有希望的涂层材料。结果是详细的。测量数据解释的模型中的多层复杂的量子力学势的室壁。
2018-10-29 nucl-ex physics.ins-det
New source for ultracold neutrons at the Institut Laue-Langevin
在劳厄-朗之万研究所的专用束线上安装了一个新的超冷中子（UCN）强超热源。波长为0.89 nm的入射中子在约0.7 K的温度下在填充有超流体$^4$ He的5升体积中转换成UCN。UCN可以提取到室温实验。我们提出的低温设置的源，冷中子束的表征，和UCN生产测量，其中UCN密度在生产体积至少为55每厘米$^3$确定。
2014-04-14 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of ultracold neutron production in thin solid deuterium films at the PSI Ultracold Neutron source
我们在Paul Scherrer研究所（PSI）的超冷中子（UCN）源的固体氘（sD $_2$）慢化剂中通过超热转换测定了UCN产生率。特别地，我们考虑了少量的小于$20\,$摩尔的D $_2$，其以几mm厚的薄膜沉积在冷却的慢化剂容器表面上。我们测量了氘的同位素（$ c_\text{HD} < 0.2 \, \% $）和同分异构体（$ c_\text{para} \le 2.7 \, \% $）纯度，从而得出结论，在$5\,$ K下的吸收和上散射对来自薄膜的UCN产率具有可忽略的影响。我们比较了计算的UCN产额的基础上，以前测得的热中子通量从重水热慢化剂测量的UCN计数率在束端口。我们证实了我们的结果，从而证明了UCN的生产和运输的来源模拟的绝对特征。
2023-03-14 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Spin flip loss in magnetic confinement of ultracold neutrons for neutron lifetime experiments
我们分析了实验中使用的磁瓶中超冷中子的自旋翻转损失，旨在精确测量中子寿命，将Steyerl $\textit{et al.}$ [Phys.Rev.C $\mathbf{86}$，065501（2012）]先前使用的一维场模型扩展到圆柱多极场的二维场模型。我们还开发了适用于三个维度的一般分析。在这里，我们将其应用到多极场和碗型场配置用于洛斯阿拉莫斯UCN $τ$实验。在所有考虑的情况下，计算的自旋翻转损失超过马约拉纳估计的许多数量级，但可以通过施加适当大小的保持场来充分抑制，以允许高精度的中子寿命测量，只要其他可能的系统误差来源得到控制。
2016-11-15 nucl-ex physics.ins-det
Stored Ultracold Neutron Lifetime Experiments: Non-Inertial Frame Effects on the Neutron Velocity Spectrum
超冷中子（UCN），储存在一个与地球相连并因此与地球一起旋转的具有硬壁的单元中，将经历非惯性系效应，导致UCN谱的加宽。光谱的加热或冷却也是可能的。这是因为存储的UCN在突然的壁碰撞之间处于自由下落（惯性）系中，并且细胞相对于该系的加速度意味着细胞壁将在随后的UCN壁碰撞之间具有新的准随机速度。这导致UCN轨迹在动量空间中的随机行走。给出了特定初速度对UCN影响的估计。虽然这些影响看起来很小，但它们值得考虑用于当前感兴趣的实验，并且对于未来可能的实验具有预期的改进精度将是重要的。
2018-04-03 nucl-ex physics.ins-det
First ultracold neutrons produced at TRIUMF
我们在TRIUMF的一个新的专用溅射靶上安装了一个超冷中子源。该源最初是在日本开发的，使用冷却到0.9 $\,$ K的超流氦转换器。在2017年11月的一次广泛的测试活动中，我们在对目标进行一分钟照射后提取了多达325000个超冷中子，比以前使用该源实现的中子多三倍。在整个生产和指导体积中相应的超冷中子密度为5.3 $\,$ cm $^{-3}$。超冷中子在源中的贮存寿命最初为37 $\,$ s，在18天的运行期间下降到24 $\,$ s。在连续照射的溅射靶，我们能够检测到一个持续的超冷中子速率高达1500 $\,$ s $^{-1}$。模拟的UCN生产，UCN输运，温度依赖的UCN产率，和温度依赖的存储寿命显示出良好的协议与实验数据，并确认超冷中子上散射率在超流氦是成正比的$T^7$。
2018-12-16 nucl-ex physics.ins-det
Understanding Ultracold Neutron Production in Oxygen Solids from Volume and Temperature Dependent Yields
给出了5 ~ 50 K温度范围内固体氧中超冷中子产生的实验数据.实验使用了3个不同尺寸的单元，以研究由于源密度不均匀性而导致的s-O $_2$中的过量UCN弹性散射。我们提出了一个组合的$χ^2$分析的帮助下，蒙特卡罗模拟，其中包含详细的物理UCN运输以及冷中子衰减。计算结果验证了由中子非弹性散射动力学结构函数得到的UCN产生截面和上散射截面，说明了磁散射在增强s-O $_2$中UCN产生中的作用.
2011-03-25 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Measured velocity spectra and neutron densities of the PF2 ultracold-neutron beam ports at the Institut Laue--Langevin
超冷中子（UCN）是基础物理实验的重要工具。它们可以用来探测自由中子的寿命，寻找新的CP破坏过程和标准模型之外的奇异相互作用，进行拉姆齐光谱学，并进行中子-光学干涉实验。所有这些实验都需要高的中子计数率来获得良好的统计数据。为了最佳地利用实验束时间，需要准备这些实验，有时甚至需要提前模拟。为此，它是至关重要的是要知道在每个光束位置的速度依赖UCN通量。知道绝对中子通量还允许对先前收集的数据进行绝对校准。使用相同的时间的战斗实验装置，我们已经测量了差分中子通量的四个UCN束端口在PF 2仪器劳埃研究所-朗之万，格勒诺布尔。这些射束端口通常用于UCN通量实验和原理验证测试。
2021-04-06 nucl-ex physics.ins-det
Polarized cold-neutron reflectometry at JRR-3/MINE2 for the development of ultracold-neutron spin analyzers for a neutron EDM experiment at TRIUMF
本文提出用极化冷中子反射测量补充常规超冷中子透射实验，以加速研制TRIUMF中子EDM实验所需的铁膜UCN自旋分析器，并报告了JRR-3/MINE2的首批测试结果。
2024-09-04 nucl-ex physics.ins-det
Experimental study of ultracold neutron production in pressurized superfluid helium
在饱和蒸汽压~ 20巴范围内，我们对超流氦中超冷中子（UCN）产生的压力依赖性进行了实验研究。中子速度选择器通过改变入射冷中子（CN）的波长，在3.5 ~ 10 μ m范围内分离出单声子和多声子过程。预测的压力依赖性UCN生产来自非弹性中子散射数据证实了单声子激发。对于基于多声子的UCN生产，我们发现对压力没有显著的依赖性，而根据非弹性中子散射数据的计算预测，在20巴相对于饱和蒸汽压增加43（6）%。从我们的数据中，我们得出结论，在典型的CN指南中，对超流氦施加压力不会增加整体UCN生产率。
2015-07-29 nucl-ex physics.ins-det
A device for simultaneous spin analysis of ultracold neutrons
我们报告的设计和第一次测试的设备，允许测量超冷中子极化的同时分析的两个自旋分量的装置。该装置是在Paul Scherrer研究所的中子电偶极矩实验框架内开发的。个别部件和整个新建系统的特点是超冷中子。在标称运行条件下，同步自旋分析仪获得的统计灵敏度增益相对于前一个顺序分析仪为$(18.2\pm6.1)\%$。
2015-10-12 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold neutron accumulation in a superfluid-helium converter with magnetic multipole reflector
我们分析了超冷中子（UCN）在磁多极反射器包围的超流氦转换器容器中的积累。我们解决了自旋相关的速率方程，采用有效的绝热自旋输运被困UCN在机械平衡的公式。饱和UCN密度的结果得到的顺序和多极场的强度的依赖。在中子光学势中增加磁存储可以增加产生的低场寻求UCN的密度和能量，并用于减轻壁损失对源性能的影响。它还可以提供一个高度极化的UCN样品，而无需对入射到转换器上的中子束进行重新定位。这项工作是在ILL的UCN源项目SuperSUN的准备工作中进行的。
2015-03-04 nucl-ex physics.ins-det
Optimizing neutron moderators for a spallation-driven ultracold-neutron source at TRIUMF
我们报告我们的努力，以优化的几何形状的TRIUMF超冷先进中子（TUCAN）源使用MCNP模拟的中子减速器和转换器。它将使用一个现有的散中子源，由TRIUMF的520 MeV回旋加速器提供的19.3千瓦质子束驱动。散中子将在室温下的重水和20 K的液态氘中慢化，然后在超流、同位素纯化的$^4$ He中超热转化为超冷中子。氦气将通过$^3$ He- $^4$ He热交换器由$^3$ He制冷机冷却。优化考虑了一系列工程和安全要求，并指导了源的详细设计。对于27 L的生产体积，输送到典型实验的预测超冷中子密度最大化，实现了$1.4 \cdot 10^7$ s $^{-1}$到$1.6 \cdot 10^7$ s $^{-1}$的生产速率，热负荷为8.1 W。在这个热负荷下，冰箱可以将超流氦冷却到1.1 K，从而使超冷中子在源中的储存寿命约为30 s。最关键的性能参数是冷减速剂的选择和包含超流氦的容器的体积、厚度和材料。该源计划于2021年安装，将使TUCAN合作能够以$10^{-27}$ e cm的灵敏度测量中子的电偶极矩。
2020-01-22 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Impact of a Reflecting Material on a Search for Neutron--Antineutron Oscillations using Ultracold Neutrons
Research Center for Nuclear Physics, The University of Osaka（大阪大学核物理研究中心）；Department of Physics, Institute of Science Tokyo（东京科学大学物理系）；Institute for Integrated Radiation and Nuclear Science, Kyoto University（京都大学辐射与核科学综合研究所）
本研究探讨了反材对超冷中子中子-反中子振荡实验灵敏度的影响，重点在于优化反中子伪势能以提高检测能力。
2025-12-24 hep-ex nucl-ex nucl-th
Beta decays in the LHC era: from ultracold neutrons to colliders
在这次演讲中，我回顾了半轻子β衰变实验的新物理学范围，以及它们与LHC搜索的相互作用。假设新粒子足够重，我们可以使用有效场论方法来分析LHC搜索，这使我们能够与低能实验进行直接和独立的比较。
2012-09-04 hep-ph nucl-ex nucl-th
A Cold/Ultracold Neutron Detector using Fine-grained Nuclear Emulsion with Spatial Resolution less than 100 nm
利用核乳胶研制了一种空间分辨率小于100 nm的新型冷/超冷中子探测器。该探测器由一个细颗粒核乳胶涂层和一个50 nm厚的$^{10}$ B $_4$ C层的中子转换。探测器在J-PARC暴露于冷中子和超冷中子（UCN）。对于冷中子和超冷中子，测得探测效率分别为（0.16 $\pm$ 0.02）%和（12 $\pm$ 2）%，与转换器中$^{10}$ B含量一致。单个中子的位置可以通过观察记录在核乳胶中的次级粒子径迹来确定。发现入射中子的空间分辨率在tan $θ\leq 1.9$的角度区域中在11-99 nm的范围内，其中$θ$是记录轨道与转换器层的法线方向之间的角度。与传统技术相比，所实现的空间分辨率对应于一个或两个数量级的提高，并且与UCN的波长相当。
2018-03-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ultracold Neutrons
超冷中子（UCN）是可以在实验装置中储存几分钟的自由中子。中子的一些最重要的性质，如微小的永久电偶极矩和β衰变寿命，最好用UCN测量。同时，UCN也在寻找动机良好但未知的假设性额外互动。在低能量、精确物理学领域的这种测量可能会对从粒子物理学到宇宙学产生深远的影响。大多数实验是统计有限的，需要高强度的UCN源。PSI的UCN源处于该领域的最前沿，是国际nEDM合作及其世界领先的中子电偶极矩搜索的所在地。本文旨在概述使用超冷中子强调PSI活动的迷人研究，包括由nEDM合作开创的各种物理侧分析。
2020-06-08 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Coherent Neutron Scattering in Polycrystalline Deuterium and its Implications for Ultracold Neutron Production
本文提出了一种计算固体材料（用于实际中子源）中的中子截面的方法，该方法具有较大的相干散射贡献。特别地，多晶ortho-D $_2$的动态结构函数S（Q，$ω$）使用Monte-Carlo计算来评估，所述Monte-Carlo计算在相对于随机取向的晶轴的散射角上执行平均。该方法使用的解析色散函数与力常数来自单晶D $_2$的中子散射数据的轴对称力张量的框架。由此产生的二维地图的S（Q，$ω$）捕获的声子分支的细节，以及分子的旋转，可以直接从多晶D $_2$上的非弹性中子散射的数据进行比较。利用这些高分辨率信息计算了超冷中子（UCN）的产生和上散射损失的绝对截面。所得的散射截面显着不同，特别是对于UCN上散射，从以前的预测使用的方法集中在非相干近似。
2010-05-06 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex nucl-th
