Upload
sumi
View
70
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Дифракционный метод измерения электрического заряда нейтрона и отношения его инертной и гравитационной масс. Владимир Воронин ПИЯФ , Гатчина. entrance slit. exit slit. L. x. z 0 = ½ F/m 2. F. =L/v. time of flight. Измерение внешней силы. Идея эксперимента основывается на - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Дифракционный метод Дифракционный метод измерения электрического измерения электрического заряда нейтрона и отношения заряда нейтрона и отношения его инертной и гравитационной его инертной и гравитационной массмасс
Владимир Воронин
ПИЯФ, Гатчина (1)
(2)
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
2
FFz0= ½ F/m 2
x
entranceslit
exitslitLL
=L/v time of flighttime of flight
Измерение внешней Измерение внешней силысилыИдея эксперимента основывается наИдея эксперимента основывается на1.1. Уменьшении Уменьшении ““эффективной массыэффективной массы” ”
нейтронанейтрона при при дифракции по Лауэдифракции по Лауэ
2.2. Возрастании Возрастании времени пролетавремени пролета нейтрона нейтрона через кристалл при через кристалл при углах дифракции углах дифракции близких к близких к //22..
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
3
*/ ~2g B
g B
Em m
V
Effective mass of neutronEffective mass of neutron in crystalin crystal
For (220) of silicon * 5/ 2.1 10m m
B~1”2B~900
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
4
Эффект Эффект ““замедлениязамедления”” нейтрона в кристалле нейтрона в кристалле
L ~ 1 ms (L=3.5cm) for B=87О
v|| ≈ 40 m/s
WhileWhile
v ≈ 800 m/s
~20~20··00
g
k
kg
B
V||
(hkl)
||
B
| | ( ) 2
for ~2
Bv
v
В.В. Воронин, Е.Г. Лапин, С.Ю. Семенихин, В.В. Федоров, Письма В ЖЭТФ,71 110 (2000)
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
5
Фактор дифракционного Фактор дифракционного усиленияусиления
kk
kkgg
gg
y
z
B
Fn||Z
Force affecting the neutron
tan( )2n
k Bn
Ff
d E
2n
Fn
F
E
External forceequivalent to
gradient of d
2
20
2tan ( )
2B n
n
Fz
y m d E
2
2 2n
n
Fz
y E
Trajectory of neutronin free space
Gain factor2
0
tan ( )BdK m d
quartz (110) 52 7 81.8 1tan ( ) ~ (10 10 )0B (200)
62 8 91.4 1tan ( ) ~ (10 10 )0B
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
6
Демонстрационный Демонстрационный экспериментэксперимент
-3 -2 -1 0 1
-0,005
0,000
0,005
0,010
0,015
-5,2 -3,5 -1,7 0,0 1,7
F, 10-11eV/cm
Tc, 0
K
-0,4 0,0 0,4
0,8
1,2
1,6
T1-T
2, 0K
N
(110) quartz plane L=14 cm, B=760, tan(B)=4
Detector
Lh
ggGG
ggcc
(g(gGG··g)~sin g)~sin
T1
T2
2 102 10-9-9 eV/cm eV/cm
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
7
Дифракционная Дифракционная фокусировкафокусировка
L
(1)
(2)
(1,1)
(2,2)
(2,1)
(1,2)
(hkl)
(hkl)
V.L.Indenbom, I.Sh.Slobobedsky, K.G.Truni, Sov. JETP, 66(3), 1110 (1974)
tan( )
2 4B
wg
Vx
F d
Extinctionlength
Quartz (110)
(200)
mxw 7
mxw 50
Doesn’t depend on Bragg angle
and crystal length
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
8
Влияние внешней силыВлияние внешней силы
-F-F
L
+F+F(1)
(2)(1,1)
(2,2)
(2,1)
(1,2)
(hkl)
(hkl)
Small (10-3 -10-4) part of gravity
FfEdm
Lc
n
00
22
)( 2
FfEdm
Lc
n
00
22
)( 2
W
WN
N
)()(
Effect is the change of the diffractionbeam intensity
If Wn
fEdm
Lc0
0
22
2
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
9
Численные оценкиЧисленные оценки на на чувствительностьчувствительность
WF
Пусть размер кристалла - 10x10x5 cm3, B=840 (tan(B) =10), W=0.1mm, =109 n/(s·cm2·Å)
, eV/cm N, n/s F, eV/cm F, eV/cm per dayper day
Quartz
(110) =4.9Å1.5 · 10-13 2200 5 5 ··1010-18-18
Quartz
(200) =4.2Å0.3 · 10-13 250 3 3 ·· 10 10-18-18
Silicon
(220) =3.8Å2 · 10-13 600 12 12 ·· 10 10-18-18
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
10
Возможные применения Возможные применения (1)(1)
1) 1) mmii/m/mGG experiment experiment ((EõtvõsEõtvõs experiment for neutron) experiment for neutron)
FFrrFFGGaarr=6 10=6 10-3-3 m/c m/c22
FFrr= 6 10= 6 10-13-13 eV/cmeV/cm
Fm(0h)= +|FFrr- F- FGG|
Fm(12h)= -|FFrr- F- FGG|
gc
gc
0:000:00
12:0012:00
(m(mii/m/mGG)~10)~10-5-5 per day per day Present accuracy (m(mii/m/mGG)~1.7 10)~1.7 10-4-4
J. Schmiedmayer J. Schmiedmayer (1989)(1989)
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
11
2) 2) eenn experiment experiment
gc EE
gc EE
Fm= +enE
Fm= -enE
Let E=30 kV/cmen=10-21e (present limit)*)
FFmm= 3 10= 3 10-17-17 eV/cm eV/cm
((en)~10)~10-22-22e per daye per day
*)J.Baumann, R.Gahler, J.Kalus, W.Mampe, PR D37, 3107 (1988)
Возможные применения Возможные применения (2)(2)
Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
12
ВыводВывод Использование дифракции нейтрона по Лауэ
при углах Брэгга близких к /2 может привести к созданию ультрапрецизионных методов по исследованию фундаментальных взаимодействий нейтрона.
Разрешение прибора Разрешение прибора может превышать может превышать 1010-13-13 eV/cmeV/cm аа чувствительность - чувствительность - 1010-18-18 eV/cm eV/cm, , (10(10-9 -9 g)g)
11mm
(mi/mG) ~ 10~ 10-6-6
(en) ~ 10-23e
~ 100 лучше современной точности