Metod izmereniya otkloneniya ot zakona Lamberta pri diffuznom rasseyanii ul'trakholodnykh neytronov na material'nykh stenkakh

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

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.

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).