Characterization of Muon and Electron Beams in the Paul Scherrer Institute PiM1 Channel for the MUSE Experiment
E. Cline, W. Lin, P. Roy, P. E. Reimer, K. E. Mesick, A. Akmal, A. Alie, H. Atac, A. Atencio, C. Ayerbe Gayoso, N. Benmouna, F. Benmokhtar, J. C. Bernauer, W. J… 展开作者
E. Cline, W. Lin, P. Roy, P. E. Reimer, K. E. Mesick, A. Akmal, A. Alie, H. Atac, A. Atencio, C. Ayerbe Gayoso, N. Benmouna, F. Benmokhtar, J. C. Bernauer, W. J. Briscoe, J. Campbell, D. Cohen, E. O. Cohen, C. Collicott, K. Deiters, S. Dogra, E. Downie, I. P. Fernando, A. Flannery, T. Gautam, D. Ghosal, R. Gilman, A. Golossanov, B. F. Halter, J. Hirschman, Y. Ilieva, M. Kim, M. Kohl, B. Krusche, I. Lavrukhin, L. Li, B. Liang-Gilman, A. Liyanage, W. Lorenzon, P. Mohanmurthy, R. Mokal, P. Moran, S. J. Nazeer, P. Or, T. Patel, E. Piasetzky, T. Rauber, R. S. Raymond, D. Reggiani, H. Reid, G. Ron, E. Rooney, T. Rostomyan, M. Schwarz, A. Sneath, P. G. Solazzo, N. Sparveris, N. Steinberg, S. Strauch, V. Sulkosky, N. Wuerfel
The MUon Scattering Experiment, MUSE, at the Paul Scherrer Institute, Switzerland, investigates the proton charge radius puzzle, lepton universality, and two-photon exchange, via simultaneous measurements of elastic muon-proton and electron-proton scattering. The experiment uses the PiM1 secondary beam channel, which was designed for high precision pion scattering measurements. We review the properties of the beam line established for pions. We discuss the production processes that generate the electron and muon beams, and the simulations of these processes. Simulations of the $π$/$μ$/$e$ beams through the channel using TURTLE and G4beamline are compared. The G4beamline simulation is then compared to several experimental measurements of the channel, including the momentum dispersion at the IFP and target, the shape of the beam spot at the target, and timing measurements that allow the beam momenta to be determined. We conclude that the PiM1 channel can be used for high precision $π$, $μ$, and $e$ scattering.
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。
The nEDM experiment at the Paul Scherrer Institute
对电子、中子或原子/分子等简单系统的非零电偶极矩（EDM）的探索是寻找超越标准模型（SM）的物理学，特别是寻找新的CP破坏源的有力途径，是对LHC实验的补充。到目前为止，没有观察到EDM信号，由RAL/Sussex/ILL合作建立的中子EDM的上限是jdnj < 3 x 10 e-26 e cm（90% C.L.）。这个极限是用一个装置设定的，该装置使用储存在室温容器中的超冷中子。瑞士Paul Scherrer研究所的nEDM合作旨在很快达到10 e-27 e cm范围的灵敏度。我将介绍实验的现状，并讨论未来的前景。
Dynamic stabilization of the magnetic field surrounding the neutron electric dipole moment spectrometer at the Paul Scherrer Institute
在这项工作中所描述的周围场补偿（SFC）系统安装在周围的四层金属磁屏蔽的中子电偶极矩谱仪位于保罗谢勒研究所。SFC系统将外部磁场的DC分量减小约20倍。在约2.5 m x 2.5 m x 3 m的控制体积内，磁场的干扰在$10^{-3}$ Hz至0.5 Hz的带宽下衰减5至50倍，这对应于长于数百秒的积分时间，代表了nEDM测量的重要时间尺度。这些屏蔽因子适用于来自任意源的随机环境噪声。这是通过比例积分反馈稳定系统来实现的，该比例积分反馈稳定系统包括比例因子的正则化伪逆矩阵，该比例因子将所有传感器位置处的磁场变化与SFC线圈中的电流变化相关联。
The George Washington University（乔治华盛顿大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（瑞士保罗谢尔研究所中子与缪子科学中心）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；Temple University（天普大学）；Stony Brook University（石溪大学）；Hampton University（汉普顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Rutgers, The State University of New Jersey（罗格斯大学）
MUSE实验通过同时进行电子-质子和缪子-质子散射来解决质子半径谜题，本文介绍了用于消除触发层背景的Target Chamber Post Veto（TCPV）探测器的设计和性能。
Neutron optics of the PSI ultracold neutron source: characterization and simulation
Paul Scherrer研究所的超冷中子源主要用于基础物理实验。高UCN强度是此类实验取得进展和成功的关键。需要详细了解所有源参数，以便将来进行改进。在这里，我们提出了UCN源组件，中子光学元件，重要的相关参数，如排空时间，存储时间或传输概率的UCN，最终定义的UCN强度在束端口交付的表征。我们还介绍了一个详细的模拟模型的PSI UCN源，用于分析测量和提取表面参数。
A high-pressure hydrogen time projection chamber for the MuCap experiment
Paul Scherrer研究所的MuCap实验对质子捕获核μ子的基本电弱过程的速率进行了高精度测量，$μ^- + p \rightarrow n + ν_μ$。实验方法基于使用时间投影室（TPC），该时间投射室在10巴的压力下在纯氢气中操作，并用作主动μ子停止靶。TPC在三维空间中探测单个μ子到达的轨迹，而传出衰变（Michel）电子的轨迹则由两个周围的线室和塑料闪烁描迹器测量。μ子和电子探测器一起使得能够精确测量$μp$原子的寿命，由此推导出核μ子捕获率。TPC也被用来监测氢气的纯度，通过检测元素杂质捕获μ子后的核反冲。本文详细介绍了TPC的设计和性能。
Simulation and optimization of the Active Magnetic Shield of the n2EDM experiment
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Normandie Univ, ENSICAEN, UNICAEN, CNRS/IN2P3, LPC Caen（诺曼底大学，国立高等工程师学院，卡昂大学，法国国家科学研究中心/法国原子能和替代能源委员会，卡昂低能核物理实验室）；Marian Smoluchowski Institute of Physics, Jagiellonian University（马良·什穆乔夫斯基物理研究所，雅盖隆大学）；LPSC, Université Grenoble Alpes, CNRS/IN2P3（格勒诺布尔阿尔卑斯大学物理与亚原子研究中心，法国国家科学研究中心/法国原子能和替代能源委员会）；Laboratory for High Energy Physics and Albert Einstein Center for Fundamental Physics, University of Bern（高能物理实验室与阿尔伯特·爱因斯坦基础物理中心，伯尔尼大学）；University of Kentucky（肯塔基大学）；Institute of Physics, Johannes Gutenberg University Mainz（物理学研究所，约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；University of Sussex, Department of Physics and Astronomy（萨塞克斯大学，物理与天文学系）；Institute of Physics Belgrade, University of Belgrade（贝尔格莱德物理研究所，贝尔格莱德大学）；Institute for Nuclear and Radiation Physics, KU Leuven（核与辐射物理研究所，荷语鲁汶大学）
Monitoring the tagging efficiency of the Low-Energy Muon beamline through background analysis: Insights into the long-term performance of ultrathin carbon foils
PSI Center for Neutron and Muon Sciences CNM（瑞士保罗谢勒研究所中子与μ子科学中心）；Department of Physics, University of Basel（巴塞尔大学物理系）
