使用垂直 Halbach 八极永磁体阵列的超冷中子阱进行中子寿命测量与有效谱净化

使用一个由 1.3 T Halbach 八极永磁体（HOPE）阵列垂直排列构成的阱，在劳厄-朗之万研究所 PF2 源的 TES 端口进行了超冷中子（UCN）存储测量。阱底部的一个机械 UCN 阀门用于填充和排空。该阀门涂覆了 Fomblin 油脂以诱导非镜面反射，并与一个从顶部插入的可移动聚乙烯 UCN 去除器结合使用，用于净化高于阈值的 UCN。通过最小 2 mT 的偏置场抑制了 UCN 退极化导致的损失。在不使用 UCN 去除器的情况下，观测到的总存储时间常数为 $(712 \pm 19)$ s；在去除器插入 80 s 并分别用于距阱底 80 cm 或 65 cm 处时，观测到的时间常数为 $(824 \pm 32)$ s 和 $(835 \pm 36)$ s。结合后两个值，在主要对 UCN 阀门处的损失进行校正后，提取出中子寿命 $\tau_{\rm n} = (887 \pm 39)$ s。观测了净化期间 UCN 群体的时间常数，并与基于 UCN 动力学理论及蒙特卡罗研究的计算结果进行了比较。这些计算用于预测在无去除器、80 cm 去除器和 65 cm 去除器测量中，净化后剩余的高于阈值群体分别为 $\sim 5\%$、$\sim 0.5\%$ 和 $\sim 10^{-12}\%$。因此，通过使用覆盖整个阱底的非镜面反射体以及阱顶部的去除器，我们建立了一种有效的净化程序，用于消除磁存储 UCN 高精度 $\tau_{\rm n}$ 实验中的一个主要系统效应。