close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Заголовок презентации

код для вставкиСкачать
Отделение физики высоких энергий
Эксперимент μSun
Планы 2008 года:
2008-2013 гг.
Декабрь 2008 г. – создание в ПИЯФ криогенной время-проекционной ионизационной камеры
(Cryo_TPC ) и испытание при азотных температурах.
Май 2009 г. – создание и испытание в ПИЯФ системы охлаждения и полная сборка криогенной системы.
Июнь-сентябрь 2009 г. – испытания в ПИЯФ, подготовка к пучку.
Ноябрь-декабрь 2009 г. – первый тестовый пучок в PSI.
2010 г. – 2013 г. – набор статистики.
Действительность:
Май 2010 г. – первый тестовый пучок в PSI.
Октябрь-декабрь 2010 г. – набор 10% статистики.
Май-август 2011 г. – пучок в PSI, набор 50% статистики.
Планы:
2012 год – переезд на новый пучок, модернизация системы.
2013 год – окончательный набор статистики.
21.09.2014
А. Васильев
1
Эксперимент Cap
Эксперимент Cap закончен в 2007
p n Набранная статистика 2·1010 событий
остановок мюона
На сегодняшний день обработано
10% событий
Псевдоскалярный форм-фактор нуклона
gp = 7.3 ± 1.1
V. A. Andreev et al., Phys. Rev. Lett., 99, 032002 (2007)
Окончательная обработка всех данных
ожидается в начале 2012 кода ! (?)
21.09.2014
А. Васильев
2
Изучаемая реакция
Эксперимент Sun начался в 2008
d n n
Измерение скорости захвата мюона с точностью 1%
необходимо для уточнения современной теории слабого
взаимодействия, Effective Field Theory, EFT
Структурная связь с
реакцией
p p d e e
первичного нуклеосинтеза на Солнце
21.09.2014
А. Васильев
3
Кинетическая схема взаимодействия - с дейтерием
e e
Время жизни 2.2 s
d
3/2
2/3
1/3
1b
Lqd +n+n
b(1wd )
dd
Ld
LdZ
+t+p
3/2
Lq
Z
Ldd
bwd
Ldd
1/2
3
He +n
d
1/2
Lpd
He + g
3
lc
pd
He+(5.5 Mev)
21.09.2014
+3 He+n
А. Васильев
+t
+n+n+p
+d+n
4
Процессы захвата мюона
d
d()
d
d()
3He
21.09.2014
А. Васильев
5
Измерительная схема
e e
e e
eSC
e-
ePC2
ePC1
PC
eSC
SC
Ld -
21.09.2014
SC
– время входа мюона (t)
CryoTPC - остановка мюона
ePC1, ePC2 – траектория электрона
eSC - время вылета электрона (ts)
А. Васильев
1
1
6
«Мюон по запросу» «Muon-on-Request»
Kicker
±12.5 kV, на паре обкладок
~ 60 ns время переключения
Требуется попадание в камеру только
одного мюона за период измерения - 25s
Pile-up мюоны существенно подавлены
(средняя частота следования мюонов в пучке ~100 kHz)
21.09.2014
А. Васильев
7
«Тяжелые» примеси
d Z d Z d ( Z 1) *
(Z-1)* + Требования к чистоте:
Все «тяжелые» примеси менее 1 ppb
Система создана в 2003 году. Ресурс ПОЛНОСТЬЮ выработан!
21.09.2014
А. Васильев
8
«Легкие» примеси.
1
MFC1
2
V1
PT1
Требования к изотопной чистоте:
примесь протия – не более 100 ppm
MFC2
V2
3
5
4
В эксперименте MuCap
получен САМЫЙ изотопно
Чистый в мире водород!
< 6 ppb
6
7
8
9
DPT1
10
DPT2
11
Ld 1
V3
1
12
LNT
13
14
Дейтерий, произведенный в 2008 году (уровень HD – десятки ppb) и сохраненный в гидридах,
в 2011 содержал 0.15% протия!
Дейтерий, произведенный в 2011 году перед началом эксперимента, к концу эксперимента (4
месяца) содержал ≈100 ppm протия!
(D2+H2O→HD+HDO, D2+HDO→HD+D2O)
21.09.2014
А. Васильев
9
Cryo_TPC
21.09.2014
А. Васильев
10
Pad plane (Анод)
6x8 pads 17.5x15.25 mm2
dd t p 21.09.2014
А. Васильев
11
Катодная плоскость и дрейфовый промежуток
Катод с 100 m серебренной фольгой
Потенциал катода
-80…-90 kV
Напряженность поля 80 kV/7.3 cm = 11 kV/cm
Однородность (по абсолютной величине) напряженности поля 4-5%
Проблемы высоковольтной
системы:
-Большие диэлектрические
поверхности
-При утечках и пробоях
вспышки рентгеновского
излучения
21.09.2014
А. Васильев
12
Экранирующая сетка
Задача сетки – экранировка положительного объёмного заряда в области
прохождения или остановки мюона.
- Сетка должна быть прозрачна для электронов.
-Сетка должна экранировать электрическое поле положительного объемного заряда.
-Материалы рамки должны быть слабо-магнитными при криогенных температурах.
Зазор сетка-анод – 0.15 см
Потенциал сетки - 3.5 kV
Напряженность поля – 3.5 kV/0.15 cm =23.3 kV/cm (11 kV/cm катод сетка)
Проволочки диаметром 30 m, шаг 250 m, Нихром.
2.0
Натяжение 25 g.
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
1
-6
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
0
50
100
150
200
250
300
T, K
температурная зависимость магнитной
восприимчивости образца стали марки DIN 1.4429.
50 K переход из парамагнитного состояния в
состояние спинового стекла. Динамическая
магнитная восприимчивость, Коптев В.П. и Ко
21.09.2014
А. Васильев
13
Система охлаждения
D2
H 2O
Ne
N2
O2
Спектр с квадрупольного масс-спектрометра
21.09.2014
А. Васильев
14
Работа системы охлаждения
Сигнал от акустического шума, снятый со включенной системой
электронного подавления шумов (слева) и без нее (справа). Надточий А.
21.09.2014
А. Васильев
15
Вакуумная система, сложности юстировки
21.09.2014
А. Васильев
16
Остановки мюонов в Cryo_TPC в плоскости анода
21.09.2014
А. Васильев
17
Распределение остановок мюонов в дрейфовом промежутке по
вертикали
Середина дрейфового
Промежутка, максимум пучка
Сетка (1.5 мм от анода)
34 K, 5 bar, 80 kV
Катод (73 мм от анода)
Время дрейфа, s
Сумма по всем pads, за исключением крайних
21.09.2014
А. Васильев
18
Набор экспериментальных данных
Относительная доля событий для каждого шага отбора и
суммарная скорость набора этих событий на пучке.
Эффективность, %
Скорость, кГц
Критерий отбора
Сработал μSC, кикер выключен
25
Сработал μSC, кикер включен
25/80
Совпадение срабатывания μSC и μPC1
75
19
Остановка в чувствительной области TPC
56
10
Полностью реконструированный трек электрона
61
6
1010 событий / 6000 Hz = 1.6 106 s = 20 days
21.09.2014
А. Васильев
19
Энергетический спектр
dd He ( 0 . 8 MeV ) n 3He
t+p
3
На спектре энергия 3He = 0.35 MeV
-Рекомбинации электронов;
-Потери на сетке.
3He
Энергия, MeV
21.09.2014
А. Васильев
20
S-energy, keV
S-energy
Drift time, s
S-energy, keV
E s E stopping
21.09.2014
pad
2 E previouse
34 K, 5 bar, 80 kV
pad
А. Васильев
21
Эффект «прилипания»
21.09.2014
А. Васильев
22
Давление насыщенных паров кислорода, ppb
Эффект «прилипания»
21.09.2014
Температура, K
25
30
35
40
45
50
1.E+05
1.E+04
1.E+03
1.E+02
1.E+01
1.E+00
1.E-01
1.E-02
1.E-03
А. Васильев
23
Заключение
За время сеанса в период с 15 июня по 10 сентября 2011
года была набран следующий массив данных
Пучок
Количество
набранных файлов
Количество остановок
мюона в TPC
Количество электронов от
распада мюона
-
13122
1.01010
0.71010
1540
1.1109
0.8109
Набранная статистика позволяет получить точность определения
скорости захвата мюона дейтроном на уровне 10 с-1.
Планы:
2012 год – переезд на новый пучок E3, модернизация системы.
2013 год – окончательный набор статистики.
21.09.2014
А. Васильев
24
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
2
Размер файла
9 192 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа