formaggio_joeДжозеф Формаджио

Доцент
Катедра на Физика
Масачузетския технологичен институт

Оригиналът: About Project 8

 

В Проекта 8, ние приемаме максимата на Артър Шчаулоу: „Никога не се измерва всичко друго, но честотата!.“ В този случай, ние се възползва от движението на заредени частици в магнитно поле, за да се направи измерване на енергията си.

Trapped електрон симулацияСимулация на капан Електроните
Симулация на няколко капан електрони, всяка от които има различна ъглова стъпка. Електроните с по-малки ъгли терена пътуват допълнително в аксиална посока. Скалата на цвят, от червено до синьо, показва циклотрон честоти в диапазона от 26,2 GHz до 26,4 GHz, съответно.

В постоянно магнитно поле, , съответното циклотрон движение на електрона настъпва при честота, която зависи от кинетичната енергия  () на заредената частица:

cccccccx

където е zcwелектронния заряд (маса) и  c3 е излъчена циклотрон честота. Изходно ниво ъгловата честота  c4е c5 рад/сек/T, което означава най-магнитни полета близо 1T, емисията е в микровълновата групата Ka. Както честотата на циклотрон зависи от коефициента на електрон Лоренц, cc4 е зависима от кинетичната енергия на електрона. Съответният радиация, излъчвана от движението на електрона не е достатъчно малък, за да оказват съществено влияние върху енергийната на електрона, но все още носи информацията на самата кинетична енергия.

За свободно-излъчващ електрони, подложени на циклотрон движение, общата мощност
излъчена се определя по формулата Лармор:

v5

където v55 е релативистичната напречна инерцията на капан електрона. За 1 T магнитно поле, количеството енергия, излъчвана от 30 Kev електрони е приблизително 1 fW.

В срока на съвършено еднакво магнитно поле, постижимата резолюция за общото предсказано от тази техника зависи общото време за наблюдение на електрона:

c67където cc44 е средното време за наблюдение на електрона.

Тази техника, която ние наричаме циклотрон радиационна емисии спектроскопия, или CRES, предлага различни предимства в сравнение с други методи, които се използват спектроскопски в преки измервания неутрино маса:

  1. Източник = Ltntrnjh – Вече няма нужда да се отделят електрони от радиоактивен източник (потенциален механизъм, загуба на енергия а);
  2. Честота на измерване – честота стандарти са едни от най-точните измервания можем да направим до момента;
  3. Пълен спектър във вземане на проби – Ние по принцип може да се измери цялата бета разпад спектър наведнъж, което ни позволява да се наберат по-голяма стабилност и статистика.

Първата стъпка в нашата наука програма е да се демонстрира приложимостта на CRES
на единични електрони, излъчени от газообразен източник. Бъдещи превъплъщения ще се движат към измерване на електронна енергия спектър от газообразен източник тритий.