Experimental Search for Neutron to Mirror Neutron Oscillations as an Explanation of the Neutron Lifetime Anomaly
在中子寿命的“束”和“瓶”测量之间存在一个无法解释的$>4\,σ$差异。一个新的模型提出,转换中子$n$到镜像中子$n'$,一个黑暗的镜子扇区的一部分,可以增加表观中子寿命的$1\%$通过一个小的质量分裂$Δ{m}$之间的$n$和$n'$内的4.6 T磁场的国家标准与技术研究所束寿命实验。在6.6 T磁场中对中子转换进行了搜索,排除了中子寿命差异的解释。
2022-03-26 hep-ex nucl-ex
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。
2009-02-05 nucl-ex
A New World Average Value for the Neutron Lifetime
对中子寿命的测量数据进行了分析。中子寿命测量的一个新的最精确的结果[物理快报]。B 605(2005)72] 878.5 +/- 0.8 s与世界平均值不同[Phys.Lett.1999]。B 667(2008)1] 885.7 +/- 0.8 s,6.5标准差。在这方面的分析和蒙特卡罗模拟的实验[物理学快报。B 483(2000)15]和[Phys.Rev.Lett. 63(1989)593]进行。在每个实验中发现约-6 s的系统误差。给出了修正和补充后的中子寿命测量汇总表。给出了中子寿命的新的世界平均值879.9 ± 0.9 s。
2010-05-27 nucl-ex
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。
2014-12-23 nucl-ex physics.ins-det
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。
2003-11-04 nucl-ex
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。
2018-12-18 hep-ex nucl-ex
Possible Systematic Effects in Fomblin Coated Storage Cell Neutron Lifetime Measurements
一个新的中子寿命实验采用冷冻Fomblin产生的结果与以前的实验,使用液体Fomblin接近室温的显着分歧。这个新实验几乎没有修正,所以差异的来源是一个谜。在这里,我们从理论上研究几种可能的系统效应近室温存储实验。通过考虑重力与通常的超冷中子损失以及表面波散射损失和超冷谱演化的综合影响,发现对以前的中子寿命实验的修正是微不足道的。
2008-04-08 nucl-ex
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。
2019-12-19 nucl-ex
A New Neutron Lifetime Experiment with Cold Neutron Beam Decay in Superfluid Helium-4
难题仍然存在于两种不同的实验方法测量的中子寿命之间的巨大差异-中子束中β衰变的计数和势阱中超冷中子的储存,即束方法与瓶方法。在本文中,我们提出了一个新的实验来测量中子寿命在冷中子束与灵敏度的目标为0.1%或低于1秒。中子β衰变将在0.5 K的超流氦-4闪烁探测器中计数,中子通量将由相同体积的氦-3捕获同时监测。冷中子束的波长必须是$λ>16.5$ A,以消除与超流氦的散射。利用束流法独特的固有系统效应精确测量中子寿命,将为解决这一难题提供新的途径。
2020-07-31 nucl-ex physics.ins-det
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。
2004-09-02 nucl-ex
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。
2025-12-12 nucl-ex
soLenoid and time projectioN chAmber for neutron lifetime measurement -- LINA
在中子寿命的测量中,质子计数法和中子计数法之间存在1%的差异。本文提出了一种新的电子计数方法,该方法具有磁场,目标是0.1%的准确度,这将有可能探索的差异。
2016-03-21 nucl-ex physics.ins-det
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。
2004-11-19 nucl-ex
New evaluation of neutron lifetime from UCN storage experiments and beam experiments
对中子寿命测量实验进行了分析。中子寿命测量的最新最精确的结果[Phys.Lett. B 605,72(2005)] 878.5 \pm 0.8 s与世界平均值不同[Phys.Lett. B 667,1(2008)] 885.7 \pm 0.8 s × 6.5标准差。鉴于此,本文对实验[Phys. Lett.]进行了分析和蒙特卡罗模拟。B 483,15(2000)]和[Phys.Rev.Lett. 63,593(1989)]进行。在两个实验中都发现了约-6 s的系统误差。给出了经过修正和补充后的中子寿命测量结果表。新的中子寿命世界平均值为880.0 \pm 0.9 s。本文还对用UCN测量中子寿命的实验和束流实验作了单独的分析。UCN实验的平均中子寿命为879.3(0.6)s,而束流实验的平均中子寿命为889.1(2.9)s。两组平均值的当前差异为(3.3 sigma),需要考虑。束流实验对世界平均值的贡献不高,因此不影响上述分析。但是,这是一个需要解决的独立问题。束流实验的精度有待提高。
2011-04-21 nucl-ex
Information-Loss Location Estimation and Curvature-Scale Analysis of Physical Measurements: A Gaussian, Cauchy, and Logistic Neutron-Lifetime Benchmark
Canadian Nuclear Laboratories(加拿大核实验室)
针对分布未知的重复物理测量,提出基于信息损失和曲率规则的两步位置-尺度估计法,统一高斯、柯西、逻辑斯蒂分布,并在中子寿命基准上给出三个位置估计值。
2026-09-15 nucl-ex physics.data-an
A meta-analysis of neutron lifetime measurements
我们计算了中子寿命的中位数和加权平均中心估计值,来自粒子数据组(PDG)2019年更新中汇编的测量子集。然后,我们使用三个不同的中心估计值重建残差的误差分布,然后检查与高斯分布的一致性。我们发现,虽然使用加权平均值以及中位数估计的误差分布是一致的高斯分布,学生的$t$和柯西分布提供了更好的拟合。从这些测量中得到的中子寿命的中值统计估计由$881.5 \pm 0.47$秒给出。这可以用作中子寿命的替代估计。我们还注意到,使用中子寿命的中值统计的基于束和基于瓶的测量之间的差异持续存在,其显著性在4-8 $σ$之间,这取决于使用哪种测量组合。
2019-11-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Precise Neutron Lifetime Measurement Using Pulsed Neutron Beams at J-PARC
中子通过β衰变过程衰变为质子、电子和反中微子。衰变寿命($\sim$ 880 s)是弱相互作用中的一个重要参数。例如,中子寿命是用于确定中子能量的参数。|$V_{\rm ud}$| CKM夸克混合矩阵的参数。寿命也是大爆炸核合成的输入参数之一,它预测了早期宇宙中轻元素的合成。然而,实验测量的中子寿命今天是显着不同的(8.4秒或4.0 $σ$)取决于方法。一种是测量中子储存瓶中剩余中子的瓶法。另一种是束流法,测量中子束流通量和中子在探测器中的衰变率。有一种讨论认为,差异来自未考虑的系统误差或不可检测的衰变模式,如暗衰变。在BL 05 MLF J-PARC上进行了一种新型的束流实验。该实验使用脉冲中子束,利用时间投影室同时测量中子通量和衰变率。我们将在J-PARC上介绍中子寿命的世界情况和最新结果。
2021-02-19 hep-ex nucl-ex
Space-Based Measurement of the Neutron Lifetime using Data from the Neutron Spectrometer on NASA's MESSENGER Mission
我们通过另一种基于空间的方法建立了测量中子寿命的可行性,这种方法使用行星表面和大气层的银河宇宙射线散射产生的中子。自由中子通过弱相互作用衰变,其平均寿命约为880 s.这个寿命限制了CKM矩阵的么正性,是研究大爆炸核合成的关键参数。然而,目前的实验室测量,使用两种独立的方法,相差超过4 $σ$。使用在2007年和2008年获得的数据,在金星和水星的飞越美国宇航局的信使号航天器,这不是为了进行这种测量,我们估计的中子寿命为$780\pm60_\textrm{stat}\pm70_\textrm{syst}$ s,从而证明了这种新方法的可行性。
2020-06-17 astro-ph.EP astro-ph.HE nucl-ex
Space-based Measurements of Neutron Lifetime: Approaches to Resolving the Neutron Lifetime Anomaly
自由中子的测量寿命为880 s,但现有的实验室测量值之间的分歧持续了多年。这种不确定性影响了多个物理学科,包括标准模型粒子物理学和大爆炸核合成。利用在金星和月球上取得的现有数据进行天基中子寿命测量已被证明是可行的,尽管这些测量的不确定性为几十秒,无法解决目前寿命差异的问题。我们研究了一个专门的空间实验,可以提供一个有竞争力的和独立的寿命测量的实施。我们考虑了各种情况,包括从地球、月球和金星轨道以及月球表面进行的测量。对于一个标准尺寸的中子探测器,在金星轨道上可以在不到一天的时间内获得3秒统计精度的测量;在金星轨道上可以在不到一周的时间内获得1秒统计精度的测量。在地球轨道和月球表面进行类似的精确测量,可以在不到40天(3秒精度)和~300天(1秒精度)内获得。研究了影响天基中子寿命测量的系统不确定性,并讨论了开展此类实验的可行性。
2020-11-13 astro-ph.EP astro-ph.IM nucl-ex
A Comment on "The possible explanation of neutron lifetime beam anomaly" by A. P. Serebrov, et al
我们对A. P. Serebrov等人,关于束中子寿命实验中的剩余气体电荷交换
2020-04-02 nucl-ex physics.ins-det
Neutron lifetime measurement with pulsed cold neutrons
通过将来自日本质子加速器研究中心(J-PARC)散裂中子源的脉冲中子束的衰变率与$^3$ He核的反应速率进行比较,测量了中子寿命。衰变速率和反应速率是通过同时检测来自中子衰变的电子和来自$^3$ He(n,p)$^3$ H反应的质子来确定的,该反应使用工作气体包含稀释的$^3$ He的气室。测得的中子寿命为$898\,\pm\,10\,_{\rm stat}\,^{+15}_{-18}\,_{\rm sys}\,$ s。
2020-11-25 hep-ex nucl-ex
A new method for measuring the neutron lifetime using an in situ neutron detector
中子寿命对于理解大爆炸后最初几分钟内轻核的产生是很重要的,它提供了粒子物理学标准模型带电弱电流的基本信息。两种不同的方法已被用来测量中子寿命:消失测量使用瓶装超冷中子和衰变率测量使用中子束。使用这两种技术的最佳测量结果相差近4个标准差。在本文中,我们描述了一种新的方法,用于测量中子寿命测量中使用瓶装超冷中子,提供更好的表征系统的不确定性,并使更高的精度比以前的测量技术的幸存中子。我们目前使用我们的方法获得的结果。
2016-10-14 nucl-ex physics.ins-det
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。
2023-02-20 nucl-ex
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
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。
2020-03-04 nucl-ex physics.ins-det
Precise neutron lifetime experiment using pulsed neutron beams at J-PARC
中子寿命是弱相互作用的基本参数之一,用于预测早期宇宙中轻元素的丰度。本课题组开发了一种新的装置,在J-PARC的MLF偏振光束分支BL 05处测量寿命,目标精度为0.1%。调试数据于2014年和2015年获得,第一组用于评估寿命的数据于2016年获得,预计统计不确定度为O(1)%。本文介绍了目前的分析结果和未来的计划,以达到我们的目标精度。
2017-02-10 nucl-ex physics.ins-det
Improved Determination of the Neutron Lifetime
2005年完成了使用射束法对中子寿命的最精确测定,并报告了$τ_n = (886.3 \pm 1.2 [\textrm{stat}] \pm 3.2 [\textrm{syst}])$ s的结果。占主导地位的不确定性是由于绝对确定的中子束(2.7秒)的注量。用中子监测器测量通量,该中子监测器计数来自吸收的中子诱导的带电粒子,该吸收在薄的、良好表征的6Li沉积物中。根据沉积物的面密度、探测器立体角和评估的核数据文件ENDF/B-VI 6Li(n,t)4 He热中子截面计算监测器的探测效率。在目前的工作中,我们已经测量了探测效率相同的监测器中使用的中子寿命测量与第二个,全吸收中子探测器。这种直接方法不依赖于6Li(n,t)4 He的截面或任何其他核数据。检测效率与2005年使用的值一致,但测量精度为0.057%,这表示不确定性提高了五倍。我们已经通过辅助测量验证了中子监测器的时间稳定性,使我们能够将测得的中子监测器效率应用于2005年实验的寿命结果。更新后的生存期为$τ_n = (887.7 \pm 1.2 [\textrm{stat}] \pm 1.9 [\textrm{syst}])$ s。
2013-11-27 nucl-ex
Neutron Lifetime Discrepancy as a Sign of a Dark Sector?
我们总结了我们最近的建议,解释瓶和束测量的中子寿命之间的差异,通过存在一个黑暗的部门,中子可以衰变到一个分支分数1%。我们表明,可行的粒子物理模型,这样的中子暗衰变可以构建,我们简要评论在这方面的最新进展。
2018-11-06 hep-ph nucl-ex nucl-th
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。
2008-07-16 hep-ph nucl-ex nucl-th
Neutron beta-decay, Standard Model and cosmology
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。最近获得的中子寿命为878.5 +/- 0.7stat +/- 0.3sys s,是迄今为止最准确的中子寿命。中子寿命的新结果与世界平均值相差6.5个标准差。新结果的影响测试的标准模型和原始核合成模型的数据分析的审查。
2007-02-09 nucl-ex
An experimental search for an explanation of the difference between beam and bottle neutron lifetime measurements
针对冷中子束与中子储存实验测得中子寿命存在4.4个标准差差异的问题,本文分析近期UCN数据,并采用Koch和Hummel模型寻找可能解释。
2024-06-14 nucl-ex
Precise Neutron Lifetime Measurement with a Solenoidal Coil
中子寿命$τ$ = 880.2 $\pm$ 1.0秒,是粒子物理学和宇宙学的重要参数。然而,在使用两种方法测量的中子寿命值之间存在8.4秒(4.0 $\,σ$)的偏差:一种方法计算经过一段时间后存活的中子,而另一种方法计算中子β衰变产生的质子。在J-PARC / MLF /BL 05上正在实施一种使用脉冲冷中子束的新方法。时间投影室(TPC)记录来自中子β衰变的电子和来自中子- $^3$ He俘获反应的质子,以便估计中子通量。电子背景信号需要最大的校正,并且是该实验的不确定性的来源。螺线管磁场可以大大减少这种背景。在这种情况下,TPC漂移区必须分成三个区。研制了一个用于研究多漂移层TPC的原型探测器。本文报告了使用原型探测器的研究状况。
2018-01-13 nucl-ex physics.ins-det
Mulan: a part-per-million measurement of the muon lifetime and determination of the Fermi constant
本文评述了保罗·谢勒研究所的穆兰实验对正μ子寿命的百万分之一测量和费米常数的测定。该实验使用了一种创新的、时间结构的表面μ子束和一个近4 π的、精细分段的塑料闪烁体正电子探测器。两个真空μ介子停止目标:一个铁磁箔与一个大的内部磁场,和一个石英晶体在一个温和的外部磁场。实验得到μ子寿命为2 196 980.3(2.2)ps(1.0 ppm),费米常数为1.166 378 7(6)10^-5 GeV^-2(0.5 ppm)。μ子寿命提高了30倍,这对于精确测量核μ子捕获是很有价值的,而费米常数的相应提高对于精确测试标准模型也是很有价值的。
2021-08-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A Detailed Analysis and Monte Carlo Simulation of the Neutron Lifetime Experiment S. Arzumanov et al., Phys. Lett. B 483 (2000) 15
对中子寿命实验进行了详细的分析和蒙特卡罗模拟[S. Arzumanov等人,Phys. Lett. B 483(2000)15],因为该实验的结果与我们的实验[A. Serebrov等人,Phys. Lett. B 605(2005)72]。我们发现了一些在实验中没有考虑到的影响[S. Arzumanov等人,Phys. Lett. B 483(2000)15]。可能的校正为-5.5 s,不确定度为2.4 s,这来自初始数据知识。我们假设,在考虑了这种修正后,工作的结果[S。Arzumanov等人,Phys. Lett. B 483(2000)15]的中子寿命885.4 +/- 0.9stat +/- 0.4syst s可校正为879.9 +/- 0.9stat +/- 2.4syst s。
2010-05-17 nucl-ex
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。
2015-08-10 nucl-ex physics.ins-det
Comments on Systematic Effects in the NIST Beam Neutron Lifetime Experiment
我们讨论Serebrov等人在最近一篇关于NIST进行的束流中子寿命实验中的系统效应的论文中提出的问题。我们表明,这些影响被认为是在原来的分析,我们的修正和系统的不确定性是适当的。我们指出了Serebrov等人分析中的一些误解和错误假设。Serebrov等人提出的问题都没有导致我们改变以前报道的中子寿命值。
2022-09-29 nucl-ex physics.ins-det
Performance of the Fully-equipped Spin Flip Chopper For Neutron Lifetime Experiment at J-PARC
为解决“中子寿命之谜”,J-PARC通过升级自旋翻转斩波器孔径,使实验统计量提升2.8倍,将达1秒精度所需时间从590天减至170天,并有助于降低系统不确定性。
2024-07-31 nucl-ex physics.ins-det
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。
2009-03-31 nucl-ex
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。
2017-12-15 nucl-ex physics.ins-det
Systematic Uncertainties in the Measurement of Neutron lifetime Using Lunar Prospector Neutron Spectrometer
本文利用月球勘探者号中子谱仪数据,通过四种模型研究月球次表层温度和表面成分两大系统误差对中子寿命测量的影响,为未来空间测量技术提供系统不确定度评估。
2025-05-08 astro-ph.IM nucl-ex
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。
2018-10-01 nucl-ex physics.ins-det
Improved measurements of neutron lifetime with cold neutron beam at J-PARC
为解决中子寿命之谜,J-PARC实验通过探测电子而非质子的束流法,将测量精度提高五倍,测得中子寿命为877.2秒,结果与瓶法一致但与质子探测束流法存在2.3σ张力。
2024-12-27 hep-ex nucl-ex
Monte Carlo simulation of the experiment MAMBO I and possible correction of neutron lifetime result
我们正在讨论中子寿命测量的现状。以前的实验和最近的精确实验之间存在严重的差异[1]。这种差异的可能原因与UCN在液体表面上的准弹性散射有关,这是以前大多数实验所使用的。先前实验之一[2]的蒙特卡罗模拟表明,必须校正该实验[2]的结果,并且必须声明新结果880.4 +/-3 s,而不是先前结果887.6 +/-3 s。[1]A. P. Serebrov等人,Phys. Lett. B 605(2005)72。[2]W. Mampe等人,物理修订信函63(1989)593。
2009-04-14 nucl-ex
Development of time projection chamber for precise neutron lifetime measurement using pulsed cold neutron beams
在日本质子加速器研究中心(J-PARC)研制了一种用于中子寿命测量的新型时间投影室(TPC)。管理来自自然源和束放射性的大量背景事件是这种测量的一个具有挑战性的方面。为了克服这一问题,开发的TPC具有前所未有的功能,例如在支撑结构中使用聚醚醚酮板和覆盖有$^6$锂富集瓦片的内表面,以吸收异常中子。在本文中,新的TPC的设计和性能的详细报告。
2015-09-11 nucl-ex physics.ins-det
MuLan Measurement of the Positive Muon Lifetime and Determination of the Fermi Constant
我们报告的结果从穆兰测量的积极μ子寿命。该实验在Paul Scherrer研究所进行,使用时间结构表面μ子束和分段塑料闪烁体阵列。使用了两种不同的真空中μ介子停止靶:具有大的内部磁场的铁磁箔和处于中等外部磁场中的石英晶体。从总共1.6 x 10^{12}次衰变中,我们得到μ子寿命τ_mu = 2196980.3(2.2)ps(1.0 ppm)和费米常数G_F = 1.1663787(6)x 10^{-5} GeV^{-2}(0.5 ppm)。
2013-01-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Puzzle of Neutron Lifetime
在本文中,我们回顾了中子寿命的作用,并讨论了测量的现状。鉴于迄今为止两个最精确的个体测量所观察到的巨大差异,我们描述了不同的技术,并指出了原则上的优点和缺点。特别是,我们讨论了系统的不确定性及其相关的统计的估计。为了解决目前的难题,许多新的实验正在进行或正在提出。将概述它们对这一领域可能作出的贡献。
2009-03-06 hep-ex nucl-ex
Determination of the Free Neutron Lifetime
我们目前的状态,美国的实验努力,测量自由中子的寿命的“束”和“瓶”的方法。BBN核合成模型需要精确的测量与1秒的不确定性,这是目前可行的。对于超出标准模型的物理测试,未来的努力将需要实现远低于1秒的不确定度。我们勾勒出实现两者的路径。
2014-10-20 nucl-ex physics.ins-det
A novel technique of extracting UCN lifetimes from storage bottle measurements dominated by scattering losses
针对壁散射主导的超冷中子储存瓶测量,本文表征能谱与损失模型并提取中子寿命,明确主要系统误差来源,指出以往Monte Carlo模拟低估不确定度。
2024-01-18 nucl-ex
$τ$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
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。
2022-05-04 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
Measurements of ultracold neutron lifetimes in solid deuterium
我们提出了超冷中子(UCN)在固体氘SD 2中的存活时间的第一次测量。该临界参数提供了对利用固体正氘作为源材料的超热UCN源的有效性的基本限制。超热UCN源使UCN的可用密度有了几个数量级的提高,并且对于基础粒子物理实验非常重要,例如寻找静态电偶极矩和自由中子的寿命测量。这些测量是利用耦合到一个spiritual源的中子,提供了一个示范的UCN生产在这种几何形状,并允许系统的热向上散射和污染的影响的研究与仲氘上的UCN的生存时间。
2001-09-28 nucl-ex
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。
2000-01-07 nucl-ex
Study of two-neutron radioactivity in the decay of 26O
发展了一种测量皮秒范围内中子非束缚核寿命的新技术。由于富中子氧同位素的独特结构,26 O-> 24 O +n+n的衰变被预测具有可观的寿命。26 O的半衰期为4.5^{+1.1}-1.5}(stat.)+/- 3(系统)PS.这相当于26 O在82%的置信水平下具有有限的寿命,因此,表明可能存在双中子放射性。
2013-03-11 nucl-ex