一种用于中子β衰变与寿命实验的质子探测器效率测量方法

本文提出了一种测量质子探测器效率的新方法，用于“束流法”测量自由中子寿命。目前，“束流法”和“存储法”测量中子寿命的结果存在 4σ 的差异。可能的原因是一种或两种方法中存在未被正确考虑的系统不确定性。绝对质子计数是“束流法”实验方法的关键部分。现有实验的绝对探测器效率尚未精确知晓，这可能是系统误差的一个来源。所提出的绝对校准技术也可扩展到为未来实验设计的新型大面积探测器。我们建议对原子氢束进行激光电离，并同时计数产生的质子和电子。基于近期原子氢束和激光技术的进展，我们估计在最有利的方案下，计数率可达每秒约 20 万个质子-电子对。我们的方法将消除中子寿命测定中一个主要的系统不确定性，使精度达到 ±0.16 秒成为可能。精确了解质子探测效率对于全面理解“束流法”的系统效应以及开发下一代实验以检验标准模型至关重要。