在J-PARC利用多普勒频移器产生脉冲超冷中子

我们在日本质子加速器研究综合体（J-PARC）的物质与生命科学实验设施（MLF）构建了一个多普勒频移器型脉冲超冷中子（UCN）源。脉冲中子源提供的中子束中速度为 136-$\mathrm{m/s}$ 的甚冷中子（VCN）经 $m=10$ 宽带多层镜反射减速，产生脉冲 UCN。该反射镜固定在以 2,000-rpm 旋转的旋臂尖端，旋臂以 68-$\mathrm{m/s}$ 的速度沿与 VCN 相同的方向运动。脉冲 UCN 的重复频率为 $8.33~\mathrm{Hz}$，产生时的脉冲时间宽度为 $4.4~\mathrm{ms}$。为了提高 UCN 通量，新安装或改进了超镜导管、宽带单色镜、聚焦导管和 UCN 引出导管。纵向波长大于 $58~\mathrm{nm}$ 的输出中子的 $1~\mathrm{MW}$ 等效计数率为 $1.6 \times 10^{2}~\mathrm{cps}$，而真实 UCN 的等效计数率为 $80~\mathrm{cps}$。产生时的空间密度为 $1.4~\mathrm{UCN/cm^{3}}$。这一新的 UCN 源使我们能够研发研究中子电偶极矩（nEDM）所需的仪器。