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n$^3$He 实验:极化中子俘获 $^{3}$He 中的宇称破坏

核实验 2020-04-24 v1 仪器与探测器

摘要

在实验测定核子间宇称破坏 (PV) 弱相互作用振幅的完整集合方面已取得重大进展。在本文中,我们描述了 n3^3He 实验的设计、建造和运行,该实验利用非极化气态 3He^3\mathrm{He} 靶中极化冷中子的俘获,测量了反应 n+3He3H+p\vec{\mathrm{n}} + {^3}\mathrm{He} \rightarrow {^3}\mathrm{H} + \mathrm{p} 中沿质子发射方向的 PV 不对称性 APVA_{\mathrm{PV}}。这种不对称性最近被计算出来 \cite{Viviani,Viviani2},包括传统风格的介子交换图象和包含双 π\pi 交换的有效场论 (EFT)。本文所述实验获得的高精度结果(另行发表)为少体系统中的强子 PV (HPV) 理论形成了重要的基准,在这些系统中可以进行精确计算。迄今为止,HPV 仍然是电弱理论中最不被理解的方面之一。计算估计不对称性的大小在 (9.43.5)×108(-9.4 \rightarrow 3.5)\times 10^{-8} 范围内,具体取决于框架或模型。不对称性的微小尺寸以及实验约 δAPV1×108\delta A_{\mathrm{PV}} \simeq 1\times10^{-8} 的总体目标不确定性,对实验提出了严格要求,特别是靶-探测器室的设计。在本文中,我们描述了实验装置和测量方法以及该室的详细设计,包括构成室设计和分析基础的 Garfield++ 和 Geant4 模拟结果。我们还展示了调试和产生的数据,并定义了该室对测量 APVA_{\mathrm{PV}} 贡献的系统误差。我们给出了测量的最终不确定度。

关键词

引用

@article{arxiv.2004.10889,
  title  = {The n$^3$He Experiment: Parity Violation in Polarized Neutron Capture on $^{3}$He},
  author = {n3He Collaboration and M. McCrea and M. L. Kabir and N. Birge and C. E. Coppola and C. Hayes and E. Plemons and A. Ramírez-Morales and E. M. Scott and J. Watts and S. Baessler and L. Barrón-Palos and J. D. Bowman and C. Britton and J. Calarco and V. Cianciolo and C. B. Crawford and D. Ezell and N. Fomin and I. Garishvili and M. T. Gericke and G. L. Greene and G. M. Hale and J. Hamblen and E. Iverson and P. E. Mueller and I. Novikov and S. Penttila and C. Wickersham},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2004.10889},
  year   = {2020}
}