Метод измерения отклонения от закона Ламберта при диффузном рассеянии ультрахолодных нейтронов на материальных стенках

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Моделирование движения ультрахолодных нейтронов важно для оценки их потерь, точного измерения их времени жизни и для описания других экспериментов. В материальных ловушках необходимо учитывать не только зеркальное, но и диффузное упругое отражение ультрахолодных нейтронов от стенок ловушки. Обычно для описания такого диффузного рассеяния применяют косинусоидальный закон Ламберта для углового распределения рассеявшихся нейтронов, который не имеет строгого теоретического вывода и часто нарушается. В нашей работе предложен эксперимент, позволяющий измерить величину отклонения углового распределения ультрахолодных нейтронов при диффузном рассеянии от закона Ламберта. Это отклонение можно определить по разнице числа нейтронов, вылетающих через центральное и торцевое окно длинной узкой ловушки ультрахолодных нейтронов. Проведены Монте-Карло расчеты, соответствующие возможному эксперименту и показывающие значительную величину эффекта для разных форм ловушки.

Об авторах

П. Д Григорьев

Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН; Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Email: grigorev@itp.ac.ru
Черноголовка, Россия; Москва, Россия; Москва, Россия

В. Д Кочев

Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”; Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Москва, Россия; Черноголовка, Россия; Москва, Россия

В. А Цыплухин

Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”

Москва, Россия

А. М. Дюгаев

Институт теоретической физики им. Л.Д.Ландау РАН

Черноголовка, Россия

И. Я Полищук

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Московский физико-технический институт

Москва, Россия; Долгопрудный, Россия

Список литературы

  1. D. Dubbers and M.G. Schmidt, Rev. Mod. Phys. 83, 1111 (2011); https://link.aps.org/doi/10; 1103/RevModPhys.83.1111.
  2. H. Abele, Progress in Particle and Nuclear Physics 60, 1 (2008); https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0146641007000622.
  3. M. Gonzalez-Alonso, O. Naviliat-Cuncic, and N. Severijns, Progress in Particle and Nuclear Physics 104, 165 (2019); https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0146641018300735.
  4. M. Gorchtein and C.-Y. Seng, Universe 9, 422 (2023).
  5. A.P. Serebrov, V.E. Varlamov, A.G. Kharitonov, A.K. Fomin, Y.N. Pokotilovski, P. Geltenbort, I.A. Krasnoschekova, M. S. Lasakov, R.R. Taldaev, A.V. Vassiljev, and O.M. Zherebtsov, Phys. Rev. C 78, 035505 (2008); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.78.035505.
  6. A. P. Serebrov, E. A. Kolomensky, A. K. Fomin et al. (Collaboration), Phys. Rev. C 97, 055503 (2018); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.97.055503.
  7. F. M. Gonzalez, E. M. Fries, C. Cude-Woods et al. (UCN_ Collaboration), Phys. Rev. Lett. 127, 162501 (2021).
  8. V.F. Ezhov, A. Z. Andreev, G. Ban, B.A. Bazarov, P. Geltenbort, A.G. Glushkov, V.A. Knyazkov, N.A. Kovrizhnykh, G.B. Krygin, O. Naviliat-Cuncic, and V. L. Ryabov, JETP Lett. 107, 671 (2018) [Pis’ma v ZhETF 107, 707 (2018)].
  9. J. S. Nico, M. S. Dewey, D.M. Gilliam, F.E. Wietfeldt, X. Fei, W.M. Snow, G. L. Greene, J. Pauwels, R. Eykens, A. Lamberty, J.V. Gestel, and R.D. Scott, Phys. Rev. C 71, 055502 (2005); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.71.055502.
  10. A.T. Yue, M. S. Dewey, D.M. Gilliam, G. L. Greene, A.B. Laptev, J. S. Nico, W.M. Snow, and F.E. Wietfeldt, Phys. Rev. Lett. 111, 222501 (2013); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.111.222501.
  11. K. Hirota, G. Ichikawa, S. Ieki et al. (Collaboration), Prog. Theor. Exp. Phys. 2020, 123C02 (2020); 10.1093/ptep/ptaa169 https://doi.org/10.1093/ptep/ptaa169; https://academic.oup.com/ptep/articlepdf/2020/12/123C02/35931162/ptaa169.pdf.
  12. A.P. Serebrov, M. E. Chaikovskii, G.N. Klyushnikov, O.M. Zherebtsov, and A.V. Chechkin, Phys. Rev. D 103, 074010 (2021); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.103.074010.
  13. V.F. Ezhov and V.L. Ryabov, JETP Lett. 117, 91 (2023) [Pis’ma v ZhETF 117, 93 (2023)].
  14. P.D. Grigoriev, V.D. Kochev, V.A. Tsyplukhin, A.M. Dyugaev, and I.Y. Polishchuk, arXiv:2407.03207 [physics.ins-det].
  15. R. Golub, C. Jewell, P. Ageron, W. Mampe, B. Heckel, and I. Kilvington, Zeitschrift f¨ur Physik B Condensed Matter 51, 187 (1983).
  16. R.C. Bokun, Sov. J. Nucl. Phys. 40, 287 (1984); https://inis.iaea.org/search/searchsinglerecord.aspx?recordsFor=SingleRecord&RN=16073419.
  17. V.P. Alfimenkov, V.K. Ignatovich, L.P. Mezhov-Deglin, V. I. Morozov, A.V. Strelkov, and T.M. I., Communications of Joint Institute for Nuclear Research, Dubna preprint (in Russian) P3-2009-197 (2009); http://www1.jinr.ru/Preprints/2009/197(P32009-197).pdf.
  18. P.D. Grigoriev, O. Zimmer, A.D. Grigoriev, and T. Ziman, Phys. Rev. C 94, 025504 (2016); https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevC.94.025504.
  19. P.D. Grigoriev and A.M. Dyugaev, Phys. Rev. C 104, 055501 (2021).
  20. P.D. Grigoriev, A.M. Dyugaev, T. I. Mogilyuk, and A.D. Grigoriev, JETP Lett. 114, 493 (2021).
  21. P.D. Grigoriev, A.V. Sadovnikov, V.D. Kochev, and A.M. Dyugaev, Phys. Rev. C 108, 025501 (2023).
  22. A. K. Fomin and A. P. Serebrov, Technical Physics 68, S424 (2023).
  23. A.K. Fomin and A.P. Serebrov, EPJ Web Conf. 219, 03001 (2019).
  24. N. J. Ayres, E. Chanel, B. Clement, P.G. Harris, R. Picker, G. Pignol, W. Schreyer, and G. Zsigmond, Monte carlo simulations for the optimization and data analysis of experiments with ultracold neutrons, in Proceedings of the International Conference on Neutron Optics (NOP2017) 22, 011032 (2018).
  25. A.K. Fomin and A.P. Serebrov, Mathematical Models and Computer Simulations 10, 741 (2018).
  26. A.K. Fomin and A.P. Serebrov, Technical Physics 62, 1903 (2017).
  27. A.P. Serebrov, A.K. Fomin, A.G. Kharitonov, V.E. Varlamov, and A.V. Chechkin, Technical Physics 58, 1681 (2013).
  28. V.K. Ignatovich, The Physics of Ultracold Neutrons, Clarendon Press, Oxford (1990).
  29. R. Golub, D. Richardson, and S.K. Lamoreaux, Ultra-Cold Neutrons, CRC Press, N.Y. (1991); https://doi.org/10.1201/9780203734803.
  30. V.K. Ignatovich, Phys.-Uspekhi 39, 283 (1996); https://doi.org/10.1070/pu1996v039n03abeh000138.
  31. T.G. Mayerh¨ofer, S. Pahlow, and J. Popp, ChemPhysChem 21, 2029 (2020).
  32. H.G. Hecht, J. Res. Natl. Bur. Stand. A Phys. Chem. 80A, 567 (1976).
  33. M. Mamouei, K. Budidha, N. Baishya, M. Qassem, and P.A. Kyriacou, Sci. Rep. 11, 13734 (2021).
  34. N. I. Chkhalo, M. S. Mikhailenko, A.E. Pestov, V.N. Polkovnikov, M.V. Zorina, S.Y. Zuev, D. S. Kazakov, A.V. Milkov, I. L. Strulya, V.A. Filichkina, and A. S. Kozlov, Appl. Opt. 58, 3652 (2019).
  35. J.M. Russell-Tanner, S. Takayama, A. Sugimura, J.M. DeSimone, and E.T. Samulski, J. Chem. Phys. 126, 244706 (2007); https://pubs.aip.org/aip/jcp/articlepdf/ doi/10.1063/1.2743404/15398826/244706_1_online.pdf.
  36. V.A. Ganesh, S. S. Dinachali, S. Jayaraman, R. Sridhar, H.K. Raut, A. G´ora, A. Baji, A. S. Nair, and S. Ramakrishna, RSC Adv. 4, 55263 (2014).
  37. C. Masciullo, A. Sonato, F. Romanato, and M. Cecchini, Nanomaterials 8, 609 (2018); 10.3390/nano8080609.
  38. L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory, Course of theoretical physics, Elsevier Science, Amsterdam (1991); https://books.google.de/books?id=J9ui6KwC4mMC.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024