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
Depolarization studies on low-depolarizing Cu/Ti and Ni(Mo)/Ti neutron supermirrors
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Institut Laue-Langevin（朗之万研究所）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（瑞士保罗谢勒研究所中子与μ子科学中心）；Universität Heidelberg（海德堡大学）
本文研究了Cu/Ti和Ni(Mo)/Ti中子超镜的去极化特性，发现其去极化率低于10^-4，适用于下一代β衰变实验。
2025-03-28 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
Precision Measurement of the Position-space Wave Functions of Gravitationally Bound Ultracold Neutrons
重力是我们在自然长度尺度上最熟悉的力。然而，从粒子物理学的角度来看，它仍然是外来的。1975年，第一个在重力下进行的量子效应实验研究是用冷中子束进行的。在此之后，2002年开始使用超冷中子研究引力束缚量子态。这个量子束缚系统现在已经被很好地理解了，人们可以把它作为一个可调的工具来探测引力。在本文中，我们回顾了最近的位置空间波函数的引力束缚态的测量，并讨论了与此相关的问题，如中子损失模型在一个薄的中子导管，制定相空间量子力学，和UCN位置灵敏探测器。实验测量的中子束缚态的量子调制与量子力学的预言符合得很好。
2015-04-09 hep-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Replika Mirrors - Nearly Loss-Free Guides For Ultracold Neutrons
研究了用一种称为{ \sc <$ka}的专用技术制备的超冷中子（UCN）波导的反射率。导轨由镍制成，表面质量是从玻璃层复制的。这导致表面粗糙度小于10 μ m。反射率测量为99.9%或更高。这些指南可用于目前或未来的UCN源，将UCN远距离运输到相应的实验，而不会有重大损失。
2007-03-27 physics.ins-det
Startup of the High-Intensity Ultracold Neutron Source at the Paul Scherrer Institute
超冷中子（UCN）可以储存在合适的瓶子中，并观察数百秒。因此，UCN可以用来详细研究中子的基本性质。在保罗·谢勒研究所建造了一个新的用户设施，为基础物理研究提供超冷中子。2010年12月，该设施的组装完成，首次生产超冷中子。2011年6月获得运营批准。我们给出了源代码和启动时状态的概述。
2012-02-27 nucl-ex physics.ins-det
Strong scattering and parallel guiding of ultracold neutrons
对于动能低于10 neV的超冷中子，可以在C和$^7$ Li的超材料中获得以$2πl_{c} / λ\leq 1$为特征的强散射。这里，$l_{c}$和$λ$分别是相干散射平均自由程和中子波长。UCN干涉测量和高分辨率光谱（nano-electronvolt到pico-electronvolt分辨率）在平行波导阵列的中子超材料作为新的实验可能性的例子。
2020-09-16 physics.ins-det quant-ph
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
High-Density Ultracold Neutron Source for Low-Energy Particle Physics Experiments
Universität Heidelberg（海德堡大学）；Institut Laue–Langevin（朗之万研究所）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；STFC Rutherford Appleton Laboratory（STFC卢瑟福阿普尔顿实验室）
该研究介绍了劳厄-朗之万研究所的SuperSUN超冷中子源，利用中子在低温超流$^4$He中的非弹性散射，实现连续运行，展示了高提取率和饱和密度存储，其低能原位超冷中子谱可调节，为粒子物理实验带来新可能。
2026-07-27 hep-ex 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
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
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
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
Compact ultracold neutron source concept for low energy accelerator-driven neutron sources
提出了一种基于脉冲质子加速器的小型超冷中子源的概念。紧凑型UCN源的基本思想是在（p，n）反应的低辐射中子产生靶附近用超冷慢化剂封闭一定体积的超流$^{4}\mathrm{He}$转换器。超冷慢化剂应具有产生冷中子通量的能力，该冷中子通量具有接近超流$^{4}\mathrm{He}$转换器的单声子激发带的峰值亮度，从而即使具有非常低的中子亮度强度也能增加紧凑型UCN源中的UCN产生。研究了紧凑型UCN源的UCN产量和UCN转换器中的热负荷的性能。利用所提出的紧凑UCN源的概念，可以在UCN转换器中获得$P_{\mathrm{UCN}}=80\mathrm{UCN}/\mathrm{cc}/\mathrm{sec}$的UCN生产率，同时将超流体$^{4}\mathrm{He}$及其容器上的热负荷维持在$22\mathrm{mW}$的水平。研究表明，紧凑的UCN源可以在小规模、低能量、脉冲质子束装置上产生足够高密度的UCN，并且减少了冷却和辐射防护的努力。
2021-03-16 physics.ins-det
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
Improving of ultracold neutron traps coated with liquid helium using capillarity and electric field
针对粗糙侧壁涂覆液态⁴He的超冷中子阱边缘氦膜不足的问题，提出施加电压增厚氦膜以提升存储时间的方案，还估算了所需电场参数及电场对表面波量子色散的影响。
2023-03-16 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
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
Comparison of ultracold neutron sources for fundamental physics measurements
超冷中子（UCN）是精确研究中子基本参数和寻找新的CP破坏过程或粒子物理标准模型之外的奇异相互作用的关键。最突出的例子是寻找中子的永久电偶极矩（nEDM）。我们已经进行了一个实验比较的领先UCN来源目前正在运作。我们使用了一个体积为32升的“标准”UCN存储瓶，其大小与nEDM实验相当，这使我们能够比较给定射束端口处可用的UCN密度。
2016-10-26 nucl-ex physics.ins-det
PENTrack---a simulation tool for ultracold neutrons, protons, and electrons in complex electromagnetic fields and geometries
捕获低能粒子的现代精密实验需要详细模拟粒子轨迹和自旋进动，以确定系统测量的局限性和设备缺陷。我们开发了PENTrack，这是一种允许模拟超冷中子及其衰变产物-质子和电子-的轨迹以及它们在复杂几何形状和电磁场中的自旋进动的工具。超冷中子与物质的相互作用与费米势的形式主义和漫散射朗伯和微观粗糙度模型实现。几个基准模拟的结果与STARucn v1.2一致，揭示了Geant 4 v10.2.2中的几个缺陷，并与实验数据一致。实验几何和电磁场可以从商业计算机辅助设计和有限元软件中导入。所有模拟参数都在简单的文本文件中定义，允许快速更改。模拟代码是用C++编写的，可以在github.com/wschreyer/PENTrack.git上免费获得。
2017-02-18 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold Neutron Properties of the Eljen-299-02D deuterated scintillator
本研究针对Eljen-299-02D氘化闪烁体，探究其超冷中子的费米势与单次反弹损失特性，为基础中子研究领域的多种应用提供支撑。
2020-09-25 nucl-ex physics.ins-det
Study of Thin Iron Films for Polarization Analysis of Ultracold Neutrons
TUCAN（TRIUMF超冷先进中子）合作旨在以前所未有的精度搜索中子电偶极矩（nEDM）。nEDM测量的基本要素之一是超冷中子（UCN）的偏振分析仪，其主要成分是磁化的薄铁膜。几个薄铁膜沉积在铝和硅基板上，并通过振动样品磁强计和冷中子反射仪进行了表征。使铁膜饱和所需的磁场对于铝基板上的铁膜为$\sim$ 12 kA/m，对于硅基板为6.4 kA/m。通过中子反射计估计Si衬底上的铁膜的磁势为2 T，这对于nEDM测量的UCN偏振分析仪是足够的性能。
2022-07-18 nucl-ex physics.ins-det
The MCUCN simulation code for ultracold neutron physics
超冷中子（UCN）具有非常低的动能0-300 neV，因此可以存储在特定的材料或磁约束中数百秒。这使它们成为探测自然界基本对称性（例如中子电偶极矩实验的电荷宇称破坏）和为大爆炸核合成（中子寿命测量）提供重要参数的非常有用的工具。世界各地新的和计划中的UCN源正在建设更高精度的实验。MC模拟在优化具有大量参数的此类系统中发挥着重要作用，而且在估计系统效应、对分析代码进行基准测试或作为分析的一部分方面也发挥着重要作用。在PSI编写的MCUCN代码已被广泛用于UCN源光学的优化，并在基于PSI的nEDM项目内的（测试）实验的优化和分析。在本文中，我们提出了MCUCN的主要特点和有趣的基准和应用程序的例子。
2017-09-19 nucl-ex physics.ins-det
New search for mirror neutron regeneration
当考虑镜像磁场时，实验上不排除相对快的中子振荡进入镜像中子态的可能性。在受控的磁场中，人们曾用超冷中子直接研究过中子消失为镜像中子的现象，并报道过一些反常的结果。我们描述了一种使用冷中子进行消失和再生搜索的技术，这将使我们能够明确地识别可能的振荡信号。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将具有充分探索先前超冷中子搜索的参数空间的灵敏度，并证实或反驳先前的观测声明。该仪器还可以最终测试最近提出的基于振荡的中子寿命异常解释的有效性。
2019-12-17 hep-ex physics.ins-det
Monte Carlo simulations for the optimization and data analysis of experiments with ultracold neutrons
动能高达300 neV的超冷中子（UCN）可以在材料或磁约束中储存数百秒。这使得它们成为探测自然界基本对称性的一个非常有用的工具，通过寻找中子电偶极矩的电荷宇称破坏，并产生大爆炸核合成的重要参数，例如中子寿命测量。进一步提高UCN源的强度对于下一代实验至关重要。先进的蒙特卡罗（MC）模拟程序在优化UCN源和实验的中子光学，而且在估计系统的影响，并在基准的分析代码是很重要的。在这里，我们将简要概述最近MC模拟活动在这一领域。
2018-06-28 physics.comp-ph physics.data-an physics.ins-det
Ultracold neutron storage and transport at the PSI UCN source
有效的中子输运是超冷中子源性能的关键因素，对于满足高精度基础物理实验的挑战至关重要。在Paul Scherrer研究所的UCN源，我们一直在不断提高我们对UCN源参数的理解，通过进行一系列研究来表征中子的产生和慢化，以及UCN的产生，提取和传输效率到束端口。本研究的绝对UCN运输效率完成了我们以前的出版物。我们报告的补充测量，即一个高度相关的UCN密度和第二个UCN的校准量的传输超过~16米长的UCN引导部分连接一个beamport通过源存储容器到另一个beamport。这些使我们能够基于广泛的蒙特卡罗模拟来量化和优化引导系统的性能。
2021-10-25 nucl-ex physics.ins-det
Loss rate of ultracold neutrons due to the absorption by trap walls in large material traps
本文分析材料陷阱壁对超冷中子的吸收率，推导矩形和圆柱形陷阱的解析公式，并数值模拟不同反射定律下的损失，旨在解释中子寿命测量中的四秒差异。
2024-12-17 physics.ins-det
In-situ measurement of the velocity spectrum of ultracold neutrons and its evolution using an oscillating detector
超冷中子（UCN）被用于研究基本相互作用、检验粒子物理学的标准模型和寻找超越标准模型的现象的实验中。所提出的新方法允许原位测量的UCN速度分布及其时间演化。此外，建议的UCN光谱仪可以是一个方便的诊断工具，用于监测在UCN传输系统连接UCN源与实验的关键位置的光谱。在本文中，我们展示了在Paul Scherrer研究所的UCN源进行测量的结果。
2022-12-04 nucl-ex physics.ins-det
Scattering cross sections of liquid deuterium for ultracold neutrons: Experimental results and a calculation model
我们提出了超冷中子（UCN）在液态氘（T = 20.6 K）中的散射截面$σ_\text{scatt}$，最近通过透射实验测量。解释了必要的原始数据处理程序。基于适当的物理概念，提出了流体力学极限下液态氘相干和非相干散射的计算模型，并与实验数据进行了较好的拟合。非相干近似的UCN在液体氘散射的适用性进行了测试，并发现提供可接受的结果。
2015-11-22 nucl-ex physics.flu-dyn physics.ins-det
$τ$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。
2024-08-22 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold Neutron Storage Simulation Using the Kassiopeia Software Package
Kassiopeia软件包最初是为了模拟中微子质量测量实验中的电磁场和带电粒子轨迹而开发的。最近对Kassiopeia的补充也使其能够根据其磁矩模拟磁场中的中性粒子轨迹。实现了两种不同的方法：一种是可以适用于任意场的精确方法，另一种是绝热方法，该方法仅限于缓慢变化的场，但对于大的进动频率要快得多。还增加了额外的相互作用，以模拟超冷中子从材料壁的反射，并允许自旋翻转脉冲。这些工具被用来模拟在保罗谢勒研究所的中子电偶极矩实验中的中子进动，并预测的纵向和横向弛豫时间以及捕获寿命的值。所有这三个参数被发现密切匹配的精确和绝热方法模拟时，实验确定的值，确认Kassiopeia是能够准确地模拟中性粒子。这为Kassiopeia未来用于下一代原子陷阱和超冷中子实验的原型打开了大门。
2018-11-13 nucl-ex physics.comp-ph physics.ins-det
Helium film may greatly increase the storage time of ultracold neutrons in material traps
我们提出了一种方法，以增加中子存储时间和其寿命测量的精度至少十倍。超冷中子（UCN）在物质阱中的储存现在提供了最精确的中子寿命测量，并用于许多其他实验。这些测量的精度受到UCN与陷阱壁的相互作用的限制。我们发现，覆盖陷阱壁与液氦可以大大减少UCN从材料陷阱的损失。$^4$他根本不吸收中子。由于范德华吸引力，超流体He以$\sim 10$ nm厚的薄膜覆盖陷阱壁。然而，平壁上的He膜太薄，无法保护UCN免受陷阱材料内的吸收。通过结合范德华吸引力与毛细管效应，我们表明，表面粗糙度可能会增加该膜的厚度远远超过中子穿透深度$\sim 33$ nm。使用液态He进行UCN存储需要低温$T<0.5$ K以避免中子与He蒸气相互作用，而由于与表面波相互作用而导致的中子损失很小，并且可以使用其线性温度依赖性来解释。
2021-11-13 cond-mat.other physics.ins-det
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。
2023-01-17 nucl-ex physics.ins-det
Time-of-flight spectroscopy of ultracold neutrons at the PSI UCN source
本文利用中子斩波器和飞行时间法测量PSI UCN源的轴向中子速度谱，揭示脉冲后30秒内的谱软化及日内尺度的硬化，并与Monte Carlo模拟相验证。
2023-06-29 nucl-ex physics.ins-det
Neutron EDM Experiment with an Advanced Ultracold Neutron Source at TRIUMF
Kyoto University（京都大学）；Research Center for Nuclear Physics, the University of Osaka（大阪大学核物理研究中心）；The University of Manitoba（曼尼托巴大学）；TRIUMF（特利昂姆夫国家粒子加速器中心）；Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）；The University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；The University of Winnipeg（温尼伯大学）
本文报告了TRIUMF超冷中子源的最新进展，该源旨在以10^-27 e·cm的灵敏度寻找中子电偶极矩，通过改进的统计量提升实验精度。
2026-07-21 hep-ex nucl-ex physics.atom-ph
Ultracold neutron production and up-scattering in superfluid helium between 1.1 K and 2.4 K
超冷中子（UCN）是使用劳厄-朗之万研究所的PF 1B冷中子束设施在4升体积的超流氦中产生的，然后在室温下提取到探测器中。在转化器温度为1.08 K的情况下，累积的UCN的数量被计数为$91,\!700 \pm 300$。由此，我们推导出$(6.9 \pm 1.7)\,\mathrm{cm^{-3}\,s^{-1}}$的体积UCN生产速率，其包括对由短储存时间引起的UCN提取期间转化器中的损失的校正，但不考虑UCN运输和检测效率。通过在1.2- 2.4K温度范围内扫描，研究了超流中UCN的上散射率。在分析中，使用从非弹性中子散射数据计算的与温度相关的UCN生产率，发现存在的唯一UCN上散射过程是从双声子散射。我们的分析排除了其他散射过程对$\lesssim 10\%$的预测水平的贡献。
2016-02-22 nucl-ex physics.ins-det
Towards TUCAN's Search for the Neutron Electric Dipole Moment
TRIUMF超冷先进中子（TUCAN）合作是一个跨太平洋的合作，目标是测量中子电偶极矩。我们的目标是达到前所未有的$10^{-27}\,e$ cm灵敏度，比目前这个难以捉摸的量的上限提高30倍。为了实现这一目标，我们正在计划下一代超冷中子源，基于TRIUMF的新的专用中子源，液体氘作为冷慢化剂，超流氦作为超冷中子转换器。为了在20 $\,$ kW的全束功率下操作，$^3$ He制冷机将在0.8 $\,$ K下提供10 $\,$ W的冷却功率，将转换器冷却到1.1 $\,$ K的温度。
2018-09-28 nucl-ex physics.ins-det
Scattering of ultracold neutrons from rough surfaces of metal foils
超冷中子（UCN）金属箔的透明性在未来高密度UCN源的设计中起着重要作用，这将为许多基础物理实验提供支持。在这项工作中，我们描述和讨论的非常慢的中子（UCN和非常冷的中子）通过铝箔的Al，Cu和Zr的各种厚度在室温下的准直束的测量传输。我们的目标是分离散射和吸收的样品散装表面散射，并量化的表面的贡献。我们能够证明，这些箔的表面粗糙度引起的UCN散射的一个显着的分数。从UCN测量中提取的表面粗糙度参数$b$被证明是由原子力显微镜确定的表面参数相同的数量级。它们的厚度在几百埃左右。使用这里开发的形式主义，从以前的中子光学实验的透射数据进行重新分析，并提取其表面粗糙度参数$b$。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Evaluation of commercial nickel-phosphorus coating for ultracold neutron guides using a pinhole bottling method
我们报告的商业化学镀镍磷（NiP）涂层的超冷中子（UCN）的运输和存储的评价。利用Lujan中心的飞行时间谱仪ASTERIX测量了不锈钢和铝基体上50~ $μ$ m厚NiP涂层的材料电势为$V_F = 213(5.2)$ ~neV。在洛斯阿拉莫斯中子科学中心和劳厄-朗之万研究所的超冷中子源上进行的针孔装瓶实验中测量了每次反弹的损失概率。对于这些测试，使用新的引导耦合设计来最小化引导部分之间的间隙。观察到的UCN在瓶子中的损失被解释的能量无关的有效损失每次反弹，这是适当的模型时，在系统中的间隙和向上散射是主要的损失机制，产生的损失每次反弹$1.3(1) \times 10^{-4}$。我们还提出了一个详细的讨论针孔装瓶方法和能量依赖的实验结果分析。
2017-03-01 nucl-ex physics.ins-det
A method for measuring deviation from Lambert diffuse scattering law of ultracold neutrons on material walls
本文提出一种实验方法，通过测量长窄超冷中子阱中心与端部窗口出射中子数之差，结合Monte Carlo模拟，来量化UCN漫散射角分布偏离Lambert余弦定律的程度。
2024-12-06 physics.atom-ph physics.ins-det
The Precision nEDM Measurement with UltraCold Neutrons at TRIUMF
TRIUMF超冷先进中子（TUCAN）合作旨在实现精确的中子电偶极矩（nEDM）测量，其不确定度为$10^{-27}\,e\cdot\mathrm{cm}$，比当前的nEDM上限好一个数量级，使我们能够测试超对称性。为了实现这一精度，我们正在开发一种新的高强度超冷中子（UCN）源，使用超流氦（He-II）中的超热UCN生产和nEDM光谱仪。本文报道了它们的发展现状。
2022-07-19 nucl-ex physics.ins-det
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。
2024-03-27 nucl-ex physics.ins-det
Ultracold Neutron Sources: An Essentially Enhanced Optimal Operation Temperature for Ortho-Deuterium-Based Superthermal Converters
Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), Technical University Munich（海因茨·迈尔-莱布尼茨中心，慕尼黑工业大学）；Technical University Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学，自然科学学院，物理系）
该研究修正了超冷中子源最优工作温度的传统结论，得出基于正氘的超热转换器最优温度为10-12K，放宽了相关实验的低温运行条件。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Upgrade of the ultracold neutron source at the pulsed reactor TRIGA Mainz
介绍了脉冲堆TRIGA Mainz上改进后的固体氘超冷中子源的性能。目前的配置阶段包括安装一个氦浓缩器，以长期进行UCN实验，使用具有改进的传输的不锈钢中子导管，以及在热桥和转换器杯的内壁上涂敷无磁性$^{58}$ NiMo合金。在实验区生物防护罩外的一个体积为32升的“标准”UCN储存瓶（不锈钢）中测量UCN产量，得到UCN密度为8.5 /cm $^3$ ;与以前的设置相比增加了3.5倍。测得的UCN存储曲线与为模拟源而开发的蒙特卡罗模拟的预测吻合得很好。固态氘转化器在冻结过程中的生长和形成受H $_2$预减速剂的邻/对位比的影响。
2017-11-09 nucl-ex physics.ins-det
High-Sensitivity Measurement of 3He-4He Isotopic Ratios for Ultracold Neutron Experiments
从固态氦的研究到寻找中子电偶极矩的研究工作都需要同位素纯化的氦，其3 He与4 He的比例低于可以使用传统质谱技术测量的水平。我们展示了一种使用加速器质谱进行测量的方法，达到10 e-14的灵敏度水平，比其他技术灵敏几个数量级。与中子寿命测量相关的样品中3 He/4 He的测量表明需要进行大量修正。我们还认为，有一个明确的路径，至少另一个数量级的敏感性增加。
2015-12-31 nucl-ex physics.ins-det
Position-sensitive detection of ultracold neutrons with an imaging camera and its implications to spectroscopy
提出基于CCD相机与多层表面转换体的超冷中子位置灵敏探测方法，实现优于15 μm空间分辨率和低于2 peV能量分辨率，并支持UCN光谱学应用。
2016-05-12 physics.ins-det
