确定 $^3$He 中子非相干散射长度 $b_i$ 的完整方法

我们报道了一种用于测量 $^3$He 中子非相干散射长度 $b_{i}$ 的新方法的首次结果。$b_{i}$ 与两个低能 s 波中子-核散射振幅 $b_{+}$ 和 $b_{-}$ 之差 $\Delta b=b_{+}-b_{-}$ 成正比,分别对应中子-$^3$He 相互作用的单态 $J=0$ 和三重态 $J=1$。精确测量 $b_{i}$ 可通过与 {\it ab initio} 核理论计算比较,帮助区分不同的三核子相互作用模型。由 $\Delta b$ 引起的中子双折射导致中子自旋绕核极化方向旋转。我们利用极化中子自旋旋转以及中子穿过由自旋交换光泵浦原位极化的 $^3$He 气体靶的透射测量了 $\Delta b$。该简短的测试测量在 Heinz Maier Leibnitz Zentrum (MLZ) 的 FZ-J"ulich 中子自旋回波谱仪上进行,得到 $\Delta b = [-5.27 \pm 0.05$ (统计) $- 0.05$ (系统)] fm。我们认为该方法精度可进一步提高,以解决先前两次依赖于极化吸收截面 $\sigma_p$ 的 $b_i$ 测量之间的差异。此外,通过 NMR(在适当形状的池中)获得绝对 $^{3}$He 极化并同时进行精确中子透射测量,可测量 $\sigma_p$ 以得到 $b_{+}$ 和 $b_{-}$ 的独立值。