3Heスピン・フィルターによる

3Heスピン・フィルターによる
J-PARC/MLF/BL05の
中性子ビーム偏極率精密測定
猪野隆
KEK
BL05 中性子光学基礎物理ビームライン
NOP beamline
・上流光学系により３分岐
1 beamline
↓
3 beam branches
・各々特徴のあるビーム
低発散、非偏極、偏極
ビーム偏極率測定の目的
・ビーム特性の確認（理解）
・中性子ベータ崩壊精密測定からの要請
< 10-3
中性子ベータ崩壊の角分布
dw
 pe Ee ( E0  Ee ) 2
dEe de d
 


 



pe  p
me
pe
p
pe  p

 1  a
b
 n  A  B
D
Ee E
Ee
E
Ee E
 Ee

a
1 
1 3 
2
2
  Re( )
2
A  2
1 3 
2
  Re( )
2
B2
 G A / GV
1 3 
2
D2



Im( )
1 3 
2
中性子による精密測定
中性子寿命
885 .7  0.8 秒
  g A / gV
 1.2695  0.0029
A
 0.1173  0.0013
B
0.9807  0.0030
EDM
 0.291025 e  cm
3He
neutron spin filter
Capture cross section is roughly
10000 b for thermal neutrons
n
3He
Elastic cross section is only
several barns for thermal neutrons
unpolarized
polarized
3He
polarization & neutron polarization
Pn  tanh(PHed )
unpolarized
neutrons
Tn  ed cosh(PHed )
PHe : 3He polarization
Pn
: neutron polarization
Tn : neutron transmission

d
: spin-averaged capture
cross section
: 3He density
depth
3He
NSFによるビーム偏極率の測定方法
T  ed (coshPHed  PN sinh PHed )
PN
：入射中性子ビーム偏極率
PHe ：3He偏極率
d

：3Heの中性子吸収断面積、原子数密度、厚さ
：3Heセル窓の透過率
3He
NSFによるビーム偏極率の測定方法
Tpara  e d (coshPHed  PN sinh PHed )
Tanti para  e
d
(coshPHed  PN sinh PHed )
Tunpol  e d
Tpara / Tunpol  Tanti  para / Tunpol
PN 
1 T para / Tunpol  Tanti  para / Tunpol
2 sinh{cosh (
)}
2
3He
NSFによるビーム偏極率の精密測定
直径3 cm、長さ5 cmの円筒形セル
3Heガス圧の異なる２つのセルを使用
透過ビームのスペクトル
Cell071011b (16.9 [atm-cm])
ビーム偏極率の測定結果
Pn = 0.9562 ± 0.0003 (1Å<λ<7Å）
誤差のみつもり
SOURCE ERROR
3He
spin relaxation and depolarization by AFP spin flip
< 0.01%
Dead time of data acquisition system
0.009% at 3Å
Frame-overlap neutrons
negligible
Background neutrons
0.018% at 3Å
Statistic (beam monitor count)
0.03% at 3Å
まとめ
・ 3He NSFを使い、J-PARC/MLF/BL05
偏極ビームブランチの中性子偏極率を
0.03%の精度で測定した。
・測定されたビーム偏極率は、設計値と
大きな差があり、その原因の究明およ
び改善について検討を進めている。

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