ИСТОЧНИК УЛЬТРАХОЛОДНЫХ НЕЙТРОНОВ ДЛЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ИНСТИТУТЕ ПАУЛЯ ШЕРЕРА (совместный проект c ПИЯФ)

Ф. Атчисон¹, К. Бодек³, Б. Ван Ден Брандт¹, В.Е. Варламов, А.В. Васильев, П. Гельтенборт², В. Глор¹, М. Даум¹, С. Джорей¹, А.А. Захаров, С.И. Калчева, К. Кирх¹, С. Кистрин³, К. Колик¹, Д.А. Контер¹, М.С. Ласаков, А. Магиера³, С. Манго¹ , В.А. Митюхляев, Г. Обермайер¹, Ч. Перет¹, И.А. Потапов, У. Рорер¹, М.В. Сажин, А.П. Серебров, Ю. Сромиски¹, С. Тайхмэн¹, Р.Р. Тальдаев, Г.Д. Темнитцер¹, Д.В. Тыц, А.К. Фомин, Г. Хайденрайх¹, А.Г. Харитонов, П. Хаутле¹, Р. Хенек¹, Г.Е. Шмелев, В.А. Шустов

¹ Институт Пауля Шерера
² Институт Лауэ-Ланжевена
³ Краковский Университет

Источник ультрахолодных нейтронов нового типа, основанный на спалейшен процессе [1], строится в настоящее время в Институте Пауля Шерера по совместному проекту с ПИЯФ. Основными элементами источника являются:
1. Протонный пучок с высокой интенсивностью (2 mA), энергией 600 МэВ и очень низкой скважностью (~ 1%);
2. Спалейшен мишень из тяжелых элементов (Pb);
3. Тяжеловодный отражатель (4 м³);
4. Низкотемпературный замедлитель (~ 6 K) из твердого дейтерия, который производит ультрахолодные нейтроны.

Расчеты показывают [2], что плотность ультрахолодных нейтронов (УХН) 3·10³ см^-3 может быть получена для проведения фундаментальных экспериментов с УХН (измерение электрического дипольного момента нейтрона, измерение времени жизни нейтрона и др.). Такая плотность УХН будет на два порядка величины выше, чем в экспериментах на реакторах в ИЛЛ и ПИЯФ.

В 2001 году начато строительство протонного тракта, ведущего к источнику УХН. Схема с элементами протонного тракта показана на рис.1.

Рисунок 1. Схема протонного тракта

Начальный участок протонного тракта после поворотного магнита уже построен. Смонтирована значительная часть защиты в районе расположения источника УХН. Экспериментальный зал для источника УХН будет состоять из двух частей: малый зал площадью ~50 м² и большой зал площадью ~200 м² (рис.2).

Рисунок 2. Схема расположения источника УХН и экспериментальных залов.
Area 1 - малый экспериментальный зал,
Area 2 - большой экспериментальный зал,
EDM - мультикамерный спектрометр для поиска электрического дипольного момента нейтрона

В малый экспериментальный зал (Area 1) будет направлен один нейтроновод УХН диаметром 150 мм. В большой экспериментальный зал (Area 2) будет направлено пять нейтроноводов УХН того же диаметра. Мультикамерный спектрометр для поиска электрического дипольного момента нейтрона будет использовать всю интенсивность источника во время своей работы. В перерывах между измерениями ЭДМ спектрометр откатывается к противоположной стене зала, и пять расходящихся нейтроноводов УХН обеспечивают работу таких экспериментов, как измерение времени жизни нейтрона, измерени угловых корреляций в b-распаде поляризованных УХН, изучение проблемы хранения УХН в материальных и магнитных ловушках и др. Обсуждается возможность постановки эксперимента по поиску нейтрон-антинейтронных осцилляций с УХН.