低脱极化 Cu/Ti 和 Ni(Mo)/Ti 中子超反射镜的脱极化研究

Jose Manuel Gómez-Guzmán; Karina Bernert; Anton Devishvili; Christine Klauser; Bastian Märkisch; Ulrich Schmidt; Torsten Soldner

低脱极化 Cu/Ti 和 Ni(Mo)/Ti 中子超反射镜的脱极化研究

仪器与探测器 2025-03-31 v1

作者: Jose Manuel Gómez-Guzmán , Karina Bernert , Anton Devishvili , Christine Klauser , Bastian Märkisch , Ulrich Schmidt , Torsten Soldner

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摘要

中子超反射镜 (SMs) 是许多散射和粒子物理实验中至关重要的组成部分。迄今为止，已在需要传输偏振中子束的实验中使用 Ni(Mo)/Ti SMs，因为其饱和磁化强度低于 Ni/Ti SMs。然而，下一代 $\beta$ 衰变实验需要脱极化率低于每反射 $10^{-4}$ 的 SMs，以实现其目标精度。尚未对 Ni(Mo)/Ti SMs 的偏振中子束脱极化进行如此精确的测量。最近开发的 Cu/Ti SMs 由于其饱和磁化强度远低于 Ni(Mo)/Ti，可能作为替代方案。本文测试了两种反射镜的性能。在第一阶段，我们在中子反射仪 SuperADAM 上测量了 Ni(Mo) 和 Cu 单层的四状态偏振中子反射率 (PNR) 曲线，并进行了完整的偏振分析，显示两种材料的磁散射长度密度 (mSLD) 存在差异，其中 Cu 的 mSLD低于 Ni(Mo)。这些结果得到四状态 PNR 曲线的完整偏振分析的证实，分别测量了 $m=2$ 阶的 Ni(Mo)/Ti 和 Cu/Ti SMs。在第二阶段，我们使用不透明试验台 setup 对反射同一 Ni(Mo)/Ti 和 Cu/Ti SMs后的偏振中子束进行脱极化 ( $D$ ) 测量。我们发现 $D_\text{Cu/Ti(4N5)}<7.6\times 10^{-5}$ 、 $D_\text{Ni(Mo)/Ti}<8.5\times 10^{-5}$ 、 $D_\text{Cu/Ti(2N6)}<6.0\times 10^{-5}$ 在 $1\sigma$ 置信水平下，其中 (4N5) 对应 Ti 纯度为 $99.995\%$ ，(2N6) 对应 $99.6\%$ 。不确定性为统计性。这些结果表明所有三种 SMs 适用于下一代 $\beta$ 衰变实验。我们发现 $D$ 对 $q$ 值或磁化场没有可察觉的依赖性。

关键词

中子超反射镜脱极化偏振中子反射率磁散射长度密度饱和磁化强度

引用

@article{arxiv.2503.22561,
  title  = {Depolarization studies on low-depolarizing Cu/Ti and Ni(Mo)/Ti neutron supermirrors},
  author = {Jose Manuel Gómez-Guzmán and Karina Bernert and Anton Devishvili and Christine Klauser and Bastian Märkisch and Ulrich Schmidt and Torsten Soldner},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.22561},
  year   = {2025}
}

低脱极化 Cu/Ti 和 Ni(Mo)/Ti 中子超反射镜的脱极化研究

摘要

关键词

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