क्रायोईडीएम

क्रायोईडीएम एक कण भौतिकी प्रयोग है जिसका उद्देश्य न्यूट्रॉन के विद्युत द्विध्रुवीय क्षण (ईडीएम) को ~ 10 की सटीकता तक मापना है।⁻²⁸ईसीएम. यह नाम क्रायोजेनिक न्यूट्रॉन विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण प्रयोग का संक्षिप्त नाम है। पिछला नाम नेदम भी कभी-कभी प्रयोग किया जाता है, लेकिन जहां अस्पष्टता हो सकती है वहां से बचा जाना चाहिए। यह परियोजना ससेक्स/आरएएल/आईएल नेड प्रयोग का अनुसरण करती है, जो वर्तमान सर्वोत्तम ऊपरी सीमा 2.9×10 निर्धारित करती है।^-26ईसीएम. बेहतर संवेदनशीलता तक पहुंचने के लिए क्रायोईडीएम अल्ट्राकोल्ड न्यूट्रॉन (यूसीएन) के एक नए स्रोत का उपयोग करता है, जो सुपरफ्लुइड हीलियम में ठंडे न्यूट्रॉन को बिखेरने का काम करता है।

प्रयोग ग्रेनोबल में इंस्टीट्यूट लाउ-लैंगविन में स्थित है। सहयोग में ससेक्स विश्वविद्यालय और रदरफोर्ड एपलटन प्रयोगशाला से nEDM टीम, साथ ही ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय और क्योर विश्वविद्यालय, जापान के नए सहयोगी शामिल हैं। आधुनिक कण भौतिकी प्रयोग (लगभग 30 लोग) के लिए सहयोग उल्लेखनीय रूप से छोटा है।

2008 में विज्ञान और प्रौद्योगिकी सुविधाएं परिषद द्वारा इस प्रयोग को एक अल्फा 5 (सर्वोच्च प्राथमिकता) परियोजना के रूप में स्थान दिया गया था, साथ में CERN के बहुत बड़े प्रयोग: ATLAS प्रयोग और कॉम्पैक्ट म्यूऑन सोलनॉइड

न्यूट्रॉन विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण

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हालांकि समग्र रूप से विद्युत रूप से तटस्थ, न्यूट्रॉन आवेशित क्वार्क से बना होता है। एक तरफ चार्ज का असंतुलन गैर-शून्य ईडीएम का कारण बनता है। यह समानता (भौतिकी) (पी) और टी-समरूपता (टी) समरूपता का उल्लंघन होगा। ऐसा माना जाता है कि एक न्यूट्रॉन ईडीएम किसी स्तर पर मौजूद है, जो ब्रह्मांड के बैरियन विषमता | पदार्थ-प्रतिपदार्थ विषमता की व्याख्या करता है, हालांकि आज तक प्रत्येक माप ने शून्य के अनुरूप मान दिया है।

कई कण भौतिकी सिद्धांतों पर न्यूट्रॉन ईडीएम की सीमाएं एक महत्वपूर्ण बाधा हैं। कण भौतिकी का मानक मॉडल 10 के मान की भविष्यवाणी करता है⁻³¹ - 10^-32 ecm, जबकि अति सममित सिद्धांत 10 की श्रेणी में मूल्यों की भविष्यवाणी करते हैं⁻²⁵ - 10⁻²⁸ईसीएम.

माप सिद्धांत

आधुनिक ईडीएम प्रयोग न्यूट्रॉन लारमोर प्रीसेशन में बदलाव को मापने के द्वारा काम करते हैं $\nu$, जब लागू विद्युत क्षेत्र E उलटा हो। यह द्वारा दिया गया है

$h\nu =2dE\pm 2\mu B$ जहां डी ईडीएम है, $\mu$ चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण है, B चुंबकीय क्षेत्र है, और h प्लैंक स्थिरांक है, (the $\pm$ इस पर निर्भर करता है कि क्षेत्र समानांतर हैं या एंटीपैरल)। स्पष्ट रूप से जब विद्युत क्षेत्र को उलट दिया जाता है, तो यह ईडीएम के समानुपातिक आवृत्ति आवृत्ति में बदलाव पैदा करता है। चूंकि न्यूट्रॉन चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण गैर-शून्य है इसलिए गलत सकारात्मक संकेत से बचने के लिए चुंबकीय क्षेत्र के उतार-चढ़ाव के लिए ढाल या सही करना आवश्यक है।

प्रीसेशन फ्रीक्वेंसी को नॉर्मन रैमसे सेपरेटेड ऑसिलेटरी फील्ड नाभिकीय चुबकीय अनुनाद मेथड का उपयोग करके मापा जाता है, जिसमें बड़ी संख्या में स्पिन (भौतिकी) ध्रुवीकृत अल्ट्रा-कोल्ड न्यूट्रॉन एक इलेक्ट्रिक और मैग्नेटिक फील्ड में स्टोर होते हैं। एक एसी चुंबकीय क्षेत्र पल्स को स्पिन को घुमाने के लिए लगाया जाता है $\pi /2$. पल्स को लागू करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सिग्नल जनरेटर को तब बंद कर दिया जाता है, जबकि न्यूट्रॉन प्रीसेशन आवृत्ति पर चुंबकीय क्षेत्र अक्ष के बारे में घूमता है; ~ 100s की अवधि के बाद, स्पिन को घुमाने के लिए एक और फील्ड पल्स लगाया जाता है $\pi /2$. यदि लागू किए गए सिग्नल की फ्रीक्वेंसी प्रीसेशन फ्रीक्वेंसी के बिल्कुल बराबर है, तो न्यूट्रॉन सभी सिग्नल जनरेटर के साथ सिंक्रोनाइज़ हो जाएंगे, और वे सभी विपरीत दिशा में ध्रुवीकृत हो जाएंगे कि उन्होंने कैसे शुरू किया। यदि इन दोनों आवृत्तियों में अंतर होता है, तो कुछ न्यूट्रॉन वापस अपनी मूल अवस्था में आ जाएंगे। प्रत्येक ध्रुवीकरण अवस्था में न्यूट्रॉन की संख्या की गणना की जाती है और इस संख्या को लागू आवृत्ति के विरुद्ध प्लॉट करके, पूर्ववर्ती आवृत्ति निर्धारित की जा सकती है।

ससेक्स/आरएएल/आईएलएल न्यूट्रॉन ईडीएम प्रयोग (एनईडीएम)=

nEDM प्रयोग एक कमरे के तापमान न्यूट्रॉन EDM प्रयोग था जो ILL रिएक्टर से अल्ट्रा-कोल्ड न्यूट्रॉन का उपयोग करके ILL में चलता था। परमाणु पारा चुंबकत्वमापी का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र में उतार-चढ़ाव (व्यवस्थित त्रुटि का एक महत्वपूर्ण स्रोत) की निगरानी की गई। माप के परिणाम 1999 में 6.3 × 10 के न्यूट्रॉन ईडीएम पर ऊपरी सीमा देते हुए प्रकाशित किए गए थे^-26ईसीएम. 2006 में प्रकाशित एक और विश्लेषण ने इसे 2.9 × 10 में सुधार दिया^-26ईसीएम

क्रायोईडीएम

क्रायोईडीएम प्रयोग को एनईडीएम प्रयोग की संवेदनशीलता को ~ 10 तक परिमाण के दो आदेशों द्वारा बेहतर बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है⁻²⁸ईसीएम. यह कई कारकों द्वारा प्राप्त किया जाएगा: एक नए स्रोत का उपयोग करके यूसीएन की संख्या में वृद्धि की जाएगी, जिसमें ठंडे न्यूट्रॉन का एक बीम सुपरफ्लुइड हीलियम के अंदर बिखरा हुआ है; वैक्यूम के बजाय तरल हीलियम का उपयोग लागू विद्युत क्षेत्र को बढ़ाने की अनुमति देगा; तंत्र में सुधार से संभावित भंडारण समय और ध्रुवीकरण उत्पाद में वृद्धि होगी। एक कमरे के तापमान से एक क्रायोजेनिक माप की ओर बढ़ने का मतलब है कि पूरे उपकरण को फिर से बनाना आवश्यक हो गया है। नया प्रयोग अतिचालकता नेतृत्व करना मैग्नेटिक शील्ड्स और एक SQUID मैग्नेटोमीटर सिस्टम का उपयोग करता है।

प्रयोग ने निर्माण पूरा कर लिया और ILL में कुछ वर्षों तक संचालन करने में सक्षम रहा। प्रयोग ने कई उपलब्धियां हासिल कीं: 0.6 K (300 L सुपरफ्लुइड हे वॉल्यूम) पर क्रायोस्टैट के कई संचालन, अपेक्षित दर पर सुपरथर्मल UCN उत्पादन, रैमसे चैंबर और डिटेक्टरों के लिए परिवहन का प्रदर्शन, LHe में सॉलिड-स्टेट UCN डिटेक्टरों का विकास / संचालन, साथ ही SQUID मैग्नेटोमेट्री सिस्टम की स्थापना और संचालन।

हालांकि, दिसंबर 2013 में एसटीएफसी के विज्ञान बोर्ड ने क्रायोईडीएम से "प्रबंधित वापसी" करने का फैसला किया, क्योंकि अपेक्षित उपलब्ध संसाधन स्तरों के बाहर प्रतिस्पर्धी समय-सीमा में एक नए भौतिकी परिणाम तक पहुंचने के लिए आवश्यक कार्यक्रम के पैमाने के कारण। प्रयोग अब 2014 तक समाप्त हो गया है।

यह भी देखें

न्यूट्रॉन विद्युत द्विध्रुवीय क्षण

बाहरी संबंध

• CryoEDM experiment
• CryoEDM experiment record on INSPIRE-HEP