| Содержание >> |
Физика ядра..., Стр. 40 |
3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ b-РАСПАДА НЕЙТРОНА
А.П.Серебров, В.Е.Варламов, А.В.Васильев, А.И.Егоров, О.М.Жеребцов,
М.С.Ласаков, А.Н.Мурашкин, И.А.Потапов, М.В.Сажин, Р.Р.Тальдаев,
Д.В.Тыц,
А.К.Фомин, А.Г.Харитонов, Г.Е.Шмелев
| Прецизионное
измерение параметров бета-распада нейтрона (времени жизни нейтрона и коэффициентов
угловых корреляций продуктов бета-распада) является наиболее надежным методом
определения фундаментальных параметров электрослабой стандартной модели: значения
матричного элемента матрицы Кобаяши-Маскавы и значений аксиально-векторной (GA)
и векторной (GV) констант связи слабого взаимодействия. Полученные
в настоящее время из измерений ядерных 0+®0+
переходов наиболее точные значения этих параметров требуют учета ядерных сил и,
соответственно, зависят от привлеченной модели сильного взаимодействия. Кроме
того, анализ полученных результатов и их сравнение с полученными другими методами
позволяют ставить вопрос о возможности обнаружения и изучения отклонений от стандартной
модели Салама-Вайнберга, связанных, например, с возможным существованием правых
токов. Долгосрочная цель этой программы исследований состоит в том, чтобы провести
измерения: |
Это позволило бы определить GA и GV исключительно внутри нейтронной системы с точностью лучшей, чем любая другая методика. В частности, это позволило бы избежать проблем, связанных с кулоновскими эффектами и радиационными поправками, которые должны учитываться при извлечении GV из характетистик ядерных 0+ ® 0+ переходов. Измерения с такой точностью также позволяют проверить существование новой физики в секторе заряженных токов стандартной модели с чувствительностью, сравнимой с той, которая, как ожидается, будет достигнута на ускорителях высокой энергии. Измерение угловых корреляций в бета-распаде нейтрона предполагается провести на пучке поляризованных холодных нейтронов канала ГЭК4, а измерение времени жизни нейтрона - на пучке УХН канала ГЭК4ў при использовании метода хранения УХН в материальных и магнитных ловушках. Корреляционный спектрометр для исследования всех коэффициентов асимметрии (А, В, а) нейтронного бета-распада Одно из направлений упомянутой выше программы нацелено на разработку универсального спектрометра для исследования асимметрий в нейтронном бета-распаде. Универсальность спектрометра - в возможности использования этого спектрометра для одновременного измерения всех коэффициентов асимметрий (A, B, a) нейтронного бета-распада. Спектрометр имеет две отличительных особенности: первая - наличие магнитной коллимации электронов распада, вторая - использование времяпролетного метода для измерения импульса протона отдачи.Эти особенности позволяют восстановить кинематику события распада и определить направление вылета антинейтрино (см. диаграмму на рис.1). Именно восстановление кинематики распада дает возможность одновременного измерения ряда коэффициентов угловой корреляции в нейтронном бета-распаде. Магнитная коллимация электронов распада обеспечивается созданием области, где магнитное поле достаточно велико (3 T) относительно значения однородного магнитного поля (0,3 T) области распада. Значение угла коллимации - 20°. Регистрация протонов распада обеспечивается наложением высокого напряжения на область однородного магнитного поля, благодаря чему протоны ускоряются до энергии 25 кэВ и могут быть зарегистрированы детектором на основе микроканальной пластины (поз. 5 на рис.1). Протоны ускоряются в градиенте электрического потенциала между цилиндрическим электродом (поз.2 на рис.1) области распада и протонным детектором. Электроны распада, прошедшие через магнитный коллиматор, будут зарегистрированы полупроводниковым детектором (поз.4 на рис.1). Оба детектора (электронный и протонный) являются секционированными. Это позволяет улучшить соотношение эффект-фон. Сигнал электронного детектора является стартовым для измерения протонного импульса методом времени пролета. С использованием метода задержанных совпадений измеряется фон случайных совпадений. |
| |
Рис.
1.
1 - сверхпроводящий соленоид, 2 - цилиндрический электрод,
3 - железное ярмо,
4 - детектор электронов, 5 - детектор протонов
Данная схема спектрометра может быть использована в двух различных режимах:
1) непрерывный пучок,
2) модулированный пучок.
Использование модулированного пучка позволяет определить положение нейтронного
банча и точку распада в установке, применяя метод времени пролета. В этом режиме
увеличивается чувствительность установки, хотя при этом теряется статистическая
точность. Режим модулированного пучка имеет свои преимущества, так как позволяет
устранить влияние краевых эффектов. Режим с непрерывным пучком имеет меньшую чувствительность,
хотя это компенсируется значительной статистической точностью. Статистическая
точность измерения корреляционных коэффициентов А и В будет составлять 10-3.
Измерение коэффициентов корреляции А и B с точностью порядка 10-3 требует измерения поляризации нейтронов с аналогичной точностью. В связи с этим был предложен новый метод измерения поляризации пучка холодных нейтронов [NIM, A357 (1995) 503], который может обеспечить требуемую точность измерения поляризации. Метод был реализован практически, создана установка для измерения поляризации пучка холодных нейтронов с использованием двух анализаторов на основе суперзеркал и четырех адиабатических радиочастотных флипперов.
На пучке холодных поляризованных нейтронов ИЛЛ (Франция) было проведено сравнение данного метода с методом измерения поляризации, основанном на использовании мишени с поляризованным 3He [NIM, A440 (2000)764]. Значения поляризации, полученные разными способами, отличались на 1,5x10-3, что находится в пределах заявленной точности метода 0,2%. На рис.2 и 3 представлена общая схема установки.
| <<предыдущая | стр. 40 |