中子束寿命实验中分子氢的探测
核实验
2025-12-16 v2
摘要
确定自由中子寿命的一种方法涉及中子与俘获衰变质子的绝对计数。在这类实验中，冷中子束穿过超导螺线管内的分段式质子阱，同时持续监测中子通量。在阱的 fiducial volume 内产生的质子，受磁场径向约束，并受阱电极提供的静电势轴向约束。它们被周期性地释放并计数，中子与质子绝对数量之比与中子寿命成正比。如果阱中的质子丢失、增加或被误认，就会引入系统误差。分子氢相互作用的影响备受关注，因为它在超高真空系统中无处不在。为了解其如何影响中子寿命，我们在用于测量中子寿命的装置上对分子氢的产生和探测进行了测量。我们证明被俘获的质子可以与分子氢发生电荷交换，并确定了阱中分子氢离子的探测效率。最后，我们评论了其对使用这种束流技术的中子寿命实验的潜在影响。我们发现，在 NIST 进行的束流中子寿命测量结果不太可能受到与分子氢电荷交换的显著影响。
引用
@article{arxiv.2506.01682,
title = {Detection of molecular hydrogen in a neutron beam lifetime experiment},
author = {J. Caylor and R. Biswas and B. Crawford and M. S. Dewey and N. Fomin and G. L. Greene and S. F. Hoogerheide and J. Hungria-Negron and H. P. Mumm and J. S. Nico and F. E. Wietfeldt and D. O. Valete and J. Zuchegno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.01682},
year = {2025}
}