Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

NEDM Pomiar elektrycznego momentu dipolowego neutronu.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "NEDM Pomiar elektrycznego momentu dipolowego neutronu."— Zapis prezentacji:

1 nEDM Pomiar elektrycznego momentu dipolowego neutronu

2 Kraków, 13.maja Program Motywacja Metoda pomiarowa Matoda Rabiego Metoda Ramseya neutrony ultra-zimne Eksperymenty Aparatura pomiarowa Magnetometria Rozwój eksperymentu Niepewności pomiarowe Podsumowanie nEDM

3 Kraków, 13.maja nEDM + _ sd + _ P + _ T + _ R μ = μ·s d = d·s ^ ^ Niezerowa wartość nEDM wiąże się z niezachowaniem symetrii P i T, a zakładając zachowanie CPT, również niezachowaniem CP.

4 Kraków, 13.maja Model Standardowy zawiera mechanizm nie zachowujący symetrii CP. Każda współczesna teoria rozszerzająca MS zawiera inny mechanizm łamania CP. Wiele eksperymentów szuka łamania symetrii CP i T, w tym dużą rolę odgrywają pomiary elektrycznego momentu dipolowego. Nie tylko mierzy się EDM neutronu, ale też innych obiektów: e, μ, d, atomów, molekuł. nEDM

5 Kraków, 13.maja nEDM nEDM d SM e·cm d exp = (+0.2±1.5±0.7)· e·cm |d exp | < 2.8 · e·cm (90% CL) d 2 μm

6 Kraków, 13.maja Zasada pomiaru nEDM E B ω0ω0 Aby dokładność pomiaru ~ ecm dla E 10 kV/cm, to Δω 0 6·10 -8 s -1 δB 2 · T = 200 aT = 2 pG

7 Kraków, 13.maja spin początkowy neutronu równoległy do osi z Zasada pomiaru: Metoda Rabiego Do statycznego pola B 0 dodajmy prostopadłe oscylujące B r (t) nEDM jest to tzw. wzór Rabiego. ω = ω 0 by mógł zajść pełny obrót spinu t=2s t=1s t=3s

8 Kraków, 13. maja 2008IFUJ 8 Zasada pomiaru spin początkowy prostopadły do pola statycznego nEDM φ = π/2φ = 3π/2φ = 0, π Rys.: D.J.R. May Praca doktorska, 1998, Uniwersytet w Sussex Stan końcowy zależy od częstości pola oscylującego, czasu jego działania oraz fazy początkowej.

9 Kraków, 13.maja Próbka spolaryzowanych neutronów w stałym B (1 μT) i E (10 kV/cm) Włączenie B r na czas ~ 2s. 30 Hz Obrót spinu o π/2. Swobodna precesja spinu neutronu przez czas T ~ s. EB lub EB Powtórne włączenie B r na czas ~ 2s. 30 Hz, Obrót spinu o π /2. Analiza polaryzacji spinu. Zasada pomiaru: Metoda Ramseya nEDM

10 Kraków, 13.maja nEDM P.G. Harris et al., PRL 82 (1999) 904 Ilość zarejestrowanych neutronów o polaryzacji +1 dla serii pomiarów z E=0. x – punkty pracy C1C1 C2C2 α = (C 1 -C 2 )/ (C 1 +C 2 ) Dokładność pomiaru: Zasada pomiaru: Metoda Ramseya

11 Kraków, 13.maja nEDM UCN – neutrony ultra-zimne n θ V ef - efektywny potencjał Fermiego Neutrony ultra-zimne to neutrony o energiach umożliwiających na odbicie od powierzchni materiału dla dowolnego kąta padania. Materiał V ef [neV] f [x ] H20H Al Fe Be a /0.8 b BeO Ni/ 58 Ni252/ /86.0 a 300K, b 100K f – współczynnik strat E = 250 neV v = 7 m/s λ = 57 nm T = 3 mK 100 neV 1 m w polu grawitacyjnym

12 Belgia –Katholieke Universiteit, Leuven Francja –Laboratoire de Physique Corpusculaire, Caen –Institut Laue-Langevin, Grenoble –Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, Grenoble Niemcy –Physikalisch Technische Bundesanstalt, Berlin –Biomagnetisches Zentrum, Jena –Johannes-Gutenberg-Universität, Moguncja –Technische Universität, Monachium Polska –Uniwersytet Jagielloński, Kraków Rosja –Joint Institute for Nuclear Research, Dubna Szwajcaria –Université de Fribourg, Fribourg –Paul Scherrer Institut, Villigen Eksperyment nEDM

13 Kraków, 13.maja nEDM Aparatura Sussex-RAL-ILL

14 Kraków, 13.maja Magnetometria – Magnetometr 199 Hg nEDM · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · BoBo E UCN 199 Hg ~ 8 Hz 199 Hg co - magnetometr

15 Kraków, 13.maja nEDM 50 pT ΔB( 199 Hg) = 200 fT/cykl, ΔB dla d n musi być < 80 fT/cykl Różne rozkłady gęstości UCN i 199 Hg Mała częstość precesji – długi czas integracji sygnału d Hg < 8.7 · ecm Potrzebny impuls rf obracający spin atomów Hg -> Δd n ~ 1· Magnetometria – Magnetometr 199 Hg

16 Kraków, 13.maja Magnetometria – Magnetometr Cs nEDM Rys.: S. Gröger Praca doktorska, 2005, Uniwersytet we Fryburgu (CH) 3.5 kHz. ΔB wewn. 30 fT -> 15 fT Czas całkowania 1s. Sprzężenie zwrotne: stabilizacja pola cewkami korekcyjnymi: 1000-krotnie lepsza stabilizacja pola. System magnetometrów Cs rozmieszczonych wokół komory pomiarowej. Oscylator

17 Kraków, 13.maja nEDM Zewnętrzne magnetometry są nieczułe na efekty zachodzące wewnątrz komory pomiarowej: -> co-magnetometry He i Xe Magnetometria – Magnetometr Cs

18 Kraków, 13.maja Faza 1 pomiaru: Aparatura Sussex-RAL w ILL nEDM reaktor: 58 MW źródło UCN: 20l LD 2 w temp. 25 K pionowy 13m neutronowód o przekroju 7x7 cm 2 ( 58 Ni) gęstość UCN w miejscu eksperymentu: 20 cm -3

19 Kraków, 13.maja nEDM Faza 2 pomiaru: Aparatura Sussex-RAL w PSI ( ) aparatura przetransportowana z ILL do PSI źródło spalacyjne: p+Pb wiązka pulsująca 590 MeV, 2 mA źródło UCN: 30l D 2, 8K produkcja: 2·10 5 s -1 cm -3 gęstość UCN w miejscu eksperymentu: 3000 cm -3 oczekiwana dokładność d n : 5· ecm wiazka p 590 MeV 2 mA moderator stały D 2 moderator D 2 O (20-80 K) zbiornik gromadzący UCNy: 2 m 3

20 Kraków, 13.maja nEDM Faza 3 pomiaru: Nowa aparatura w PSI ( ) dwie komory pomiarowe lepszy transport wiązki UCN dużo większa statystyka oczekiwana dokładność d n : 5· ecm

21 Kraków, 13.maja nEDM System akwizycji danych VME Crate VME Controller Scaler FPGA Board Flash ADC Sampling ADC Back-End PC MSCB Master Node Fiberlink MSCBUSB SCSI Gbit Ethernet Fiberlink Atomic Clock Magnetometers Neutron Detectors Analog Data Trim-Coils Power Supply RF Generator Slow Control Devices Data Storage Time Sequencer FPGA Board

22 Kraków, 13.maja o Statystyczne Gęstość UCN. Czas swobodnej precesji. Natężenie pola elektrycznego E. Depolaryzacja. o Systematyczne Efekt v x E Niejednorodne pole magnetyczne: gradienty, szumy. Prądy upływu wewnątrz komory pomiarowej. Wpływ zmiany pola +E na –E na warunki pomiarowe. Depolaryzacja UCN na skutek zderzeń ze ściankami komory. Wydajność detektora UCN: stabilność, czas martwy. Asymetrie aparaturowe. Efekty związane ze zmianami temperatury: wymiary, własności. Magnetometria: wpływ pola rf, EDM medium magnetometrów Rozkład gęstości UCN: grawitacja siła Coriolisa… nEDM Niepewności pomiarowe

23 Kraków, 13.maja EDM neutronu jest jedną z najbardziej poszukiwanych obecnie wielkości fizycznych. 2. Najdokładniejsza obecnie wartość została uzyskana w eksperymencie przeprowadzonym w próżni w temperaturze pokojowej. 3. Technika ta jest rozwijana: nowe metody kontroli pola magnetycznego, nowe materiały, silniejsze źródło UCN. 4. Cel eksperymentu w PSI: dokładność 5· ecm w ciągu 4-5 lat. Następny rząd wielkości w ciągu następnych kilku lat. 5. Kilka innych eksperymentów stosuje techniki kriogeniczne: nadciekły He jako moderator, 3 He jako polaryzator, detektor i co-magnetometr. nEDM Podsumowanie


Pobierz ppt "NEDM Pomiar elektrycznego momentu dipolowego neutronu."

Podobne prezentacje


Reklamy Google