120 likes | 365 Views
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
E N D
Дифракционный метод измерения электрического заряда нейтрона и отношения его инертной и гравитационной масс Владимир Воронин ПИЯФ, Гатчина
entrance slit exit slit L x z0= ½ F/m 2 F =L/v time of flight Измерение внешней силы • Идея эксперимента основывается на • Уменьшении “эффективной массы” нейтрона при дифракции по Лауэ • Возрастании времени пролета нейтрона через кристалл при углах дифракции близких к /2. Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
Effective mass of neutronin crystal B~1” 2B~900 For (220) of silicon Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
L ~ 1 ms (L=3.5cm) for B=87О v||≈ 40m/s l While v ≈800 m/s ~20·0 Эффект “замедления” нейтрона в кристалле k (hkl) B V|| g kg 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)
Фактор дифракционного усиления z Force affecting the neutron k g Fn||Z External force equivalent to gradient of d y B kg Trajectory of neutron in free space quartz (110) Gain factor (200) Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
gG (gG·g)~sin T2 h gc L T1 Detector Демонстрационный эксперимент (110) quartz plane L=14 cm, B=760,tan(B)=4 2 10-9 eV/cm Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
Дифракционная фокусировка Quartz (110) (200) (1) (1,1) Extinction length (2) (1,2) (hkl) (2,1) (hkl) L (2,2) Doesn’t depend on Bragg angle and crystal length V.L.Indenbom, I.Sh.Slobobedsky, K.G.Truni, Sov. JETP, 66(3), 1110 (1974) Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
Влияние внешней силы (1,1) (2) Small (10-3 -10-4) part of gravity -F (2,2) +F (1) W (2,1) (hkl) (1,2) (hkl) L Effect is the change of the diffraction beam intensity If Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
Численные оценкина чувствительность Пусть размер кристалла - 10x10x5 cm3, B=840 (tan(B) =10), W=0.1mm, =109 n/(s·cm2·Å) Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
gc gc Возможные применения (1) 1) mi/mG experiment(Eõtvõs experiment for neutron) ar=6 10-3 m/c2 Fr= 6 10-13 eV/cm FG Fr 0:00 Fm(0h)= +|Fr- FG| 12:00 Fm(12h)= -|Fr- FG| (mi/mG)~10-5 per day Present accuracy (mi/mG)~1.7 10-4 J. Schmiedmayer (1989) Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
gc gc Возможные применения (2) 2) en experiment Let E=30 kV/cm en=10-21e (present limit)*) E Fm= +enE Fm= -enE E Fm= 3 10-17 eV/cm (en)~10-22e per day *)J.Baumann, R.Gahler, J.Kalus, W.Mampe, PR D37, 3107 (1988) Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)
Вывод • Использование дифракции нейтрона по Лауэ при углах Брэгга близких к /2 может привести к созданию ультрапрецизионных методов по исследованию фундаментальных взаимодействий нейтрона. Разрешение прибора может превышать 10-13 eV/cmачувствительность - 10-18 eV/cm, (10-9 g) 1m (mi/mG)~ 10-6 (en) ~ 10-23e ~ 100 лучше современной точности Сессия секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ, 2007)