Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики
DESCRIPTION
Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики. Эксперименты на SHIPTRAP и PENTATRAP. Сергей Елисеев. K. Blaum, M. Block, Ch. Böhm, С . Ченмарёв , A. Dörr, C. Droese, П . Филянин , М . Гончаров , E. Minaya Ramirez, Д . Нестеренко , Ю.Н. Новиков , A. Rischka, V. Simon. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/1.jpg)
Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики
Эксперименты на SHIPTRAP и PENTATRAP
Сергей Елисеев
K. Blaum, M. Block, Ch. Böhm, С. Ченмарёв, A. Dörr, C. Droese, П. Филянин, М. Гончаров,
E. Minaya Ramirez, Д. Нестеренко, Ю.Н. Новиков, A. Rischka, V. Simon
![Page 2: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/2.jpg)
физика примеры m/m
структура ядер оболочки, области деформации, гало,
астрофизика пути rp- и r-процессов,
слабые взаимодействия гипотеза CVC, унитарность CKM матрицы
метрология, фундаментальные
константыα (h/mCs, mCs /mp, mp/me ), mSi
масса нейтрино
EC
CPTQED в сильных э/м полях
mp и mp me- и me+ энергия связи электронов
10-6 - 10-7
10-8
10-9 - 10-10
границы нейтронной и протонной стабильности,
скорости ядерных реакций, нуклидный состав нейтронных звёзд, .................
нейтринная физика
Масса Нуклидов: от коротко-живущих до стабильных
остров стабильности сверхтяжёлых нуклидов
100-10 кэВ
1 кэВ
100-10 эВ
10-10 - 10-11
10-1 эВ
стерильное нейтрино -распад, EC
![Page 3: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/3.jpg)
Ловушка Пеннинга самый точный спектрометр масс
B
q/m
B
q/m
сильное однородноепостоянное магнитное
поле
1 qcc =2 mm B
![Page 4: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/4.jpg)
SHIPTRAPJYFLTRAP
TRIGATRAPMLLTRAP
< 5 · 10-9BB h-1
THe-TRAPMax-Planck Institute for Nuclear Physics,
Heidelberg
< 10-11BB h-1
B
q/m
B
q/m
сильное однородноепостоянное магнитное
поле
1 qcc =2 mm B
Ловушка Пеннинга
![Page 5: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/5.jpg)
B
q/m
B
q/m
магнитное поле
Ловушка Пеннинга
электростатическое поле
![Page 6: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/6.jpg)
Ловушка Пеннинга B
B
циклотронное движение +магнетронное движение -аксиальное движение z
однозарядные ионы 132Xe:
z ≈ 40 kГц- ≈ 1 kГц
+ ≈ 800 kГц
![Page 7: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/7.jpg)
циклотронное + и аксиальное z
присутствие газа (гелий):
радиус магнетронного движения -
затухают
увеличивается !!!
возбуждение:
r-
-U0 cos(
- t)
U0 cos(
- t)
конвертация:
U0 cos(
rf t)
-U 0co
s(rft)
-U 0co
s(rft)
U0 cos(
rf t)
r-(t)r+(t)
rf = ++ -
r- (t)+ r+(t)=Const2 2
![Page 8: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/8.jpg)
циклотронное движение:
магнетронное движение:
аксиальное движение:
22121
21
zc
22121
21
zc
221
dU
mq
z
2222zc
c1010
c
c
1010c
c
долгоживущие и стабильные нуклиды
короткоживущие нуклиды
![Page 9: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/9.jpg)
Установки на базе ловушек Пеннинга
CPT LEBIT
JYFLTRAP
ISOLTRAP
SHIPTRAP
FSU
THe-TRAP
PENTATRAP
on-line установки (короткоживущие нуклиды) m/m ~ 10-6 - 10-8
методика ToF-ICR
off-line установкa (стабильные нуклиды) m/m ~ 10-10 методика FT-ICR
TITAN TRIGATRAP
![Page 10: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/10.jpg)
Установки на базе ловушек Пеннинга
TITAN2008
CPT2004
LEBIT2005
JYFLTRAP2006
ISOLTRAP1987
TRIGATRAP2008
SHIPTRAP2007
on-line установки (короткоживущие нуклиды) m/m ~ 10-6 - 10-8
методика ToF-ICR
![Page 11: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/11.jpg)
тип реакций
слияние -испарение
фрагментация
спонтанноеделение
делениенейтронами
фрагментацияp (0.5 или 1.4 ГэВ) + U
Ионы (100 MэВ/u) + Be
ISOLT
RAP
TITAN
SHIPT
RAP
JYFLT
RAP
CPT
LEBIT
TRIG
ATRAP
![Page 12: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/12.jpg)
Установки на базе ловушек Пеннинга
CPT LEBIT
JYFLTRAP
ISOLTRAP
on-line установки (короткоживущие нуклиды) m/m ~ 10-6 - 10-8
методика ToF-ICR
SHIPTRAPTITAN TRIGATRAP
![Page 13: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/13.jpg)
ионные источники (ICR, Penning)
протоны - уран
UNILAC(a few MeV/u)
SHIP (фильтр по скоростям) + SHIPTRAP
Установка SHIPTRAP
![Page 14: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/14.jpg)
48Ca + 208Pb 256No* 252-255No + нейтроны
12 метров
48Ca с UNILAC (4.7 MэВ/н; 10 eA)
мишень 208Pb(thickness 0.5 мг/cм2)
Фильтр по скоростям SHIP
SHIPTRAP
![Page 15: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/15.jpg)
150-1000 kэВ/н ≈ 1 эВ
Установка SHIPTRAP
камераостановки
линейная ловушкаПауля
сверхпроводящий магнит
MCP-детектор
ловушкаочистки
продуктыреакции с
SHIP
ловушки Пеннинга
измерительнаяловушка
≈ 5 метров
![Page 16: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/16.jpg)
ловушка очисткисверхпроводящий магнит
MCP-детектор
ловушкаочистки
измерительнаяловушка
50 мм
32 мм1.5 мм
ионы
диафрагмагелий (10-4 мбар)
![Page 17: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/17.jpg)
ловушкаочистки
ловушка очисткисверхпроводящий магнит
MCP-детектор
измерительнаяловушка
50 мм
32 мм1.5 мм
ионы
диафрагмагелий (10-4 мбар)
(1) захват ионов в ловушке очистки
(2) возбуждение - движения
(3) конвертация - в + на частотеc (M) = - + + (M)
(4) транспортировка ионов М в измерительную ловушку
![Page 18: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/18.jpg)
ловушка очисткисверхпроводящий магнит
MCP-детектор
ловушкаочистки
измерительнаяловушка
50 мм
32 мм1.5 мм
ионы
диафрагмагелий (10-4 мбар)
разделение изобар; m/m ≈ 100,000 58Ni+92Mo→150Yb*
![Page 19: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/19.jpg)
методика ToF-ICR(Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance)
zBF
больше → меньше ToF
2~ r
![Page 20: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/20.jpg)
захват
методика ToF-ICR(Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance)
zBF
больше → меньше ToF
2~ r
![Page 21: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/21.jpg)
возбуждение
r2
-U0 cos(
- t)
U0 cos(
- t)
методика ToF-ICR(Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance)
zBF
больше → меньше ToF
2~ r
захват
![Page 22: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/22.jpg)
r2
конвертация rf≈ c
U0 cos(
rf t)
-U 0co
s(rft)
-U 0co
s(rft)
U0 cos(
rf t)
r2
-U0 cos(
- t)
U0 cos(
- t)
методика ToF-ICR(Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance)
zBF
больше → меньше ToF
2~ r
возбуждение захват
![Page 23: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/23.jpg)
r2
U0 cos(
rf t)
-U 0co
s(rft)
-U 0co
s(rft)
U0 cos(
rf t)
r2
Измерение ToF
ToF
ToF
rf-c0
-U0 cos(
- t)
U0 cos(
- t)
методика ToF-ICR(Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance)
zBF
больше → меньше ToF
2~ r
конвертация rf≈ cвозбуждение захват
![Page 24: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/24.jpg)
rr
N6.1
c
cc
c 6.1r
r=HWHM
методика ToF-ICR
![Page 25: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/25.jpg)
однозарядные ионы M=200 c≈500 kГц N=1000
разрешающая способность
trapping time trapping time
методика ToF-ICR
точность измерения массы
![Page 26: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/26.jpg)
8
8
20
20
50
50
126
82
82
28
28
протонные излучатели
rp-процесс
измерения на SHIPTRAP с 2007C. Rauth et al., Eur. Phys. J. Special Topics 150 (2007) 329A. Martín et al., Eur. Phys. J. A 34 (2007) 341C. Rauth et al., Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 012501C. Weber et al., Phys. Rev. C 78 (2008) 054310 M. Block et al., Nature 463 (2010) 785E. Minaya Ramirez et al., Science 337 (2012) 1207
трансурановые элементы
mm 10-8> 5·
Массы ~ 80короткоживущих нуклидов
(T1/2 ~ 1 s)
![Page 27: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/27.jpg)
трансурановые элементы
![Page 28: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/28.jpg)
трансурановые элементы
48Ca + 206-208Pb 252-255No + нейтроны48Ca + 209Bi 255,256Lr + нейтроны
![Page 29: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/29.jpg)
трансурановые элементы нуклид Т1/2(gs) Т1/2(is) реакция счёт в ловушке
252No 2.44 с 110 мс 206Pb(48Ca,2n)252No 400 нбарн 3.3 ионов / час
253No 1.62 мин <1 мс 207Pb(48Ca,2n)253No 1 барн 8 ионов / час
254No 51 с 266 мс 208Pb(48Ca,2n)254No 1.8 барн 15 ионов / час
255No 3.52 мин - 208Pb(48Ca,1n)255No 140 нбарн 1 ионов / час
255Lr 31.1 с 2.54 с 209Bi(48Ca,2n)255Lr 200 нбарн 1.5 ионов / час
256Lr 27 с 266 мс 209Bi(48Ca,1n)256Lr 60 нбарн 0.5 ионов / час (48 ионов / 93 часа)
![Page 30: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/30.jpg)
трансурановые элементы
![Page 31: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/31.jpg)
поиск резонансно-ускоренных 02EC переходов
m1-m2)m 10-9~
![Page 32: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/32.jpg)
двух-нейтринный (22EC)
захват двух орбитальных электронов ядромбезнейтринный (02EC)
![Page 33: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/33.jpg)
захват двух орбитальных электронов ядромбезнейтринный (02EC)
если существует:нейтрино – частицы Майорана, = •
• нарушение полного лептонного числа
измерение периода полураспада:эффективная майорановская масса нейтрино •
|mU||m| ii2ei
![Page 34: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/34.jpg)
ожидаемый T1/2 > 1030 лет
22γh2
2/1 Γ41EBQ
Γ~T1
безнейтринный двойной электронный захват
![Page 35: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/35.jpg)
ожидаемый T1/2 > 1030 лет
22γh2
2/1 Γ41EBQ
Γ~T1
безнейтринный двойной электронный захват
резонансное усиление процесса: T1/2 < 1023 лет
![Page 36: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/36.jpg)
ожидаемый T1/2 > 1030 лет
22γh2
2/1 Γ41EBQ
Γ~T1
безнейтринный двойной электронный захват
резонансное усиление процесса: T1/2 < 1023 лет
поиск переходов с (Q-B2h-E) < 1 kэВ
измерение Q=M1-M2 с точностью ~ 100 эВ
![Page 37: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/37.jpg)
измерение Q-значений на SHIPTRAP
cc•Q = MQ = Mmothermother - M - Mdaughterdaughter = M= Mdaughterdaughter - 1- 1
daughterdaughter
ccmothermother
![Page 38: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/38.jpg)
112Sn → 112Cd
74Se → 74Ge
136Ce → 136Ba
96Ru → 96Mo
168Yb → 168Er
162Er → 162Dy
156Dy → 156Gd
106Cd → 106Pd
измерения на SHIPTRAP/GSI
Phys. Rev. C 83 (2011) 038501; 84 (2011) 028501; 84 (2011) 012501;
JYFLTRAPJYFLTRAP, S. Rahaman et al., Phys. Rev. Lett. 103, 042501 (2009)
JYFLTRAPJYFLTRAP, V. S. Kolhinen et al., Phys. Lett. B 684, 17 (2010)FSUFSU, B. J. Mount et al., Phys. Rev. C 81, 032501(R) (2010)
JYFLTRAPJYFLTRAP, V. S. Kolhinen et al., Phys. Lett. B 697, 116 (2011)
124Xe → 124Te130Ba → 130Xe184Os → 184W
программа измерений завершена !
152Gd → 152Sm164Er → 164Dy180W → 180Hf
Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 052504; 107 (2011) 152501;
исследованные 02EC переходы
Nucl. Phys. A 875 (2012) 1;
![Page 39: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/39.jpg)
JYFLTRAPJYFLTRAP, S. Rahaman et al., Phys. Rev. Lett. 103, 042501 (2009)
2EC-переход Q (old), kэВ (old), kэВ Q(new), kэВ (new), kэВ T1/2·|m2EC|2, лет
152Gd → 152Sm 54.6(3.5) -0.2(3.5) 55.7(0.2) 0.9(0.2) 1026
164Er → 164Dy 23.3(3.9) 5.2(3.9) 25.07(0.12) 6.81(0.12) 2·1030
180W → 180Hf 144.4(4.5) 13.7(4.5) 143.1(0.2) 12.4(0.2) 3·1027
0+ → 0+ переходы между основными ядерными состояниями
![Page 40: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/40.jpg)
несколько резонансно-ускоренных переходов в 156Dy
|M| =3 for 0+ → 0+
TT1/2 1/2 (0(0++→0→0++)) ~ 3~ 310102424 y y|m2EC|=1 эВ
![Page 41: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/41.jpg)
текущая активностьна SHIPTRAP
разработка новой методики измерения масс
![Page 42: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/42.jpg)
Nuclear Chart
![Page 43: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/43.jpg)
Nuclear Chart
методика измерения массдолжна обеспечивать
точность m/m~10-8 для нуклидов с T1/2~ 100 мс
разрешение изомерных состояний с E ~ 30 кэВ
![Page 44: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/44.jpg)
однозарядные ионы M=200 c≈500 kГц N=1000
разрешающая способность
trapping time trapping time
методика ToF-ICR
точность измерения массы
![Page 45: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/45.jpg)
новая методика измерения массоднозарядных ионов
• увеличение разрешения: ~ 40
• значительно более быстрая
• увеличение точности: ~ 5
![Page 46: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/46.jpg)
EC в 163Ho--распад 187Re
- Проект
PENTATRAPQ ~ 1 эВ (Q/m < 10-11)
развитиеECHo-проекта
определение массы нейтрино с точностью 0.2 эВ
Анализ
Q ~ 50 эВ (Q/m < 3·10-10)
![Page 47: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/47.jpg)
EC в 163Ho--распад 187Re
- Проект
PENTATRAPQ ~ 1 эВ (Q/m < 10-11)
развитиеECHo-проекта
определение массы нейтрино с точностью 0.2 эВ
Анализ
Q ~ 50 эВ (Q/m < 3·10-10)
измерение Q-значений-распада 187Re & EC в 163Ho
с точностью < 50 эВ
SHIPTRAP в 2014
![Page 48: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/48.jpg)
mm 10-8~
нуклиды с T1/2~ 100 мс
m1-m2)m 10-10~
долгоживущие массовые дубл.
методика ToF-ICR
mm 10-8~
нуклиды с T1/2~ 1 с
m1-m2)m 10-9~
02EC нуклиды
новая методика
![Page 49: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/49.jpg)
новая методика PI-ICR(Phase-Imaging Ion-Cyclotron-Resonance)
c
B
B
![Page 50: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/50.jpg)
новая методика PI-ICR(Phase-Imaging Ion-Cyclotron-Resonance)
c
B
B
![Page 51: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/51.jpg)
c
t2n2
t2n2
![Page 52: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/52.jpg)
позиционно-чуствительный MCP детектор
B
ловушка Пеннинга
![Page 53: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/53.jpg)
delayline MCP детектор RoentDek GmbH DLD40
активный диаметр 42 мм
диаметр канала 25 м
xy - разешение 70 м
макс. B 10 мTл
![Page 54: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/54.jpg)
PI-ICR vs. ToF-ICR
[M(132Xe) - M(131Xe)] ~ 70 эВ !!!
ToF-ICR
10-часовое измерение
PI-ICR
[M(124Xe) - M(124Te)] ~ 300 эВ
увеличение точности: ~ 4.5 !!!
![Page 55: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/55.jpg)
M = M(132Xe) - M(131Xe)
впервые измерена разница масс однозарядных тяжёлых нуклидов
с точностью 2·10-10 !!!
MSHIPTRAP - Mreference = (9 ± 28) eV
(M)SHIPTRAP = ± 25 эВ
![Page 56: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/56.jpg)
подготовка измерения Q-значений:
с точностью < 50 эВ
--распад 187Re(1) Февраль 2014
EC в 163Ho(2) ? 2014
![Page 57: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/57.jpg)
EC в 163Ho--распад 187Re
- Проект
PENTATRAPQ ~ 1 эВ (Q/m < 10-11)
развитиеECHo-проекта
определение массы нейтрино с точностью 0.2 эВ
Анализ
Q ~ 50 эВ (Q/m < 3·10-10)
![Page 58: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/58.jpg)
определение массы нейтрино с точностью 0.2 эВ
АНАЛИЗ СПЕКТРА РАЗРЯДКИ
mm
163163Ho Ho 163163DyDyhh + + ee (E (E))163163Dy + EDy + Ecc
QEC-ЗНАЧЕНИЕ < 1 эВ
криогенные -калориметры (группа Prof. Enss, KIP, Uni Heidelberg)
PENTATRAP/ MPIK m ~ 0.2 эВ
АНАЛИЗ СПЕКТРА РАЗРЯДКИ
![Page 59: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/59.jpg)
Max-Planck Institute for Nuclear Physics (Heidelberg)
расположение
измерение масс высокозарядных, долгоживущих нуклидов до урана
с точностью < 10-11
Division “Stored and Cooled Ions”(Prof. Blaum)
![Page 60: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/60.jpg)
~ 3
met
ers
PENTATRAP
![Page 61: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/61.jpg)
DREEBITDREEBIT187Re50+
100 ионов/с
~ 3
met
ers
создание высокозарядных ионов
PENTATRAP
![Page 62: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/62.jpg)
~ 3
met
ers
H-EBIT208Pbbare
HITRAP/GSIshort-lived Pbbare
PENTATRAP
создание высокозарядных ионов
![Page 63: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/63.jpg)
DREEBITDREEBIT187Re50+
100 ионов/с
~ 3
met
ers
PENTATRAP
![Page 64: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/64.jpg)
~ 3
met
ers
транспортировка ионовстарт: ~7 kэВ/qстоп: ~ эВ/q
PENTATRAP
![Page 65: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/65.jpg)
~ 3
met
ers
измерение массыточность < 10-11
PENTATRAP
![Page 66: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/66.jpg)
высокие зарядовые состояния ионов
криогенные ловушки (4 К)
пять ловушек
FT-ICR методика измерения частот
стабилизация “всего и вся“
PENTATRAP
Bmq
c
21
221
dU
mq
z
стабильность и однородность B-полястабильность и квадратичность U-ямы
![Page 67: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/67.jpg)
измерение частот в ловушке
187Os45+: ≈ 26 MГц, - ≈ 7 kГц, z = 600 kГц (B = 7 Tл, V0 = - 20.5 В)
R, R- << 1 м, Rz ~ 10 м
B/Bсм3, B/B(t) = 10-10/час, U/U(t) = 10-8/час
![Page 68: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/68.jpg)
подавление вибрацийlab
пенопластовыепанели
70 см бетонная подушка
vibration of the lab flooramplitude < 1 m
![Page 69: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/69.jpg)
lab
Air In
Air Out
Air In
T≈0.1K/day
стабилизация температуры
пенопластовыепанели
![Page 70: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/70.jpg)
lab
катушки Гемгольца
fluctuations of magnetic field in lab
9102 magnetB
B
экранирование ионов от внешних полей
→ shielding factor of magnet is ~ 100
→ compensation factor of Helmholtz coils is ~ 10
B/B < 2B/B < 2··1010-12 -12 в ловушкев ловушке
B/B < 2B/B < 2··1010-9 -9 в комнатев комнате
![Page 71: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/71.jpg)
Pressure reference cell > 1 bar
control unitcontrol unit
стабилизация давления на уровне 1 µбар
стабилизация давления и уровня гелия
стабилизация уровня на уровне 0.1 мм
![Page 72: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/72.jpg)
120
mm
10 mm
![Page 73: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/73.jpg)
![Page 74: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/74.jpg)
состояние на 31.12.2013
удержание ионов Xe и измерение их аксиальной частоты
![Page 75: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/75.jpg)
состояние на 31.12.2013
удержание ионов Xe и измерение их аксиальной частоты
(1) оптимизация ловушки (2) измерение всех частот Xe
![Page 76: Ловушки Пеннинга для фундаментальной физики](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062411/568155a3550346895dc38148/html5/thumbnails/76.jpg)
измерение Q-значения
с точностью 1 эВ
--распада 187Re
2015 ?