Observation of Gravitationally Induced Vertical Striation of Polarized Ultracold Neutrons by Spin-Echo Spectroscopy

被引:13
作者
Afach, S. [1 ,2 ,3 ]
Ayres, N. J. [4 ]
Ban, G. [5 ]
Bison, G. [1 ]
Bodek, K. [6 ]
Chowdhuri, Z. [1 ]
Daum, M. [1 ]
Fertl, M. [1 ,2 ]
Franke, B. [1 ,2 ]
Griffith, W. C. [4 ]
Grujic, Z. D. [7 ]
Harris, P. G. [4 ]
Heil, W. [8 ]
Helaine, V. [1 ,5 ]
Kasprzak, M. [7 ]
Kermaidic, Y. [9 ]
Kirch, K. [1 ,2 ]
Knowles, P. [7 ]
Koch, H. -C. [7 ,8 ]
Komposch, S. [2 ]
Kozela, A. [10 ]
Krempel, J. [2 ]
Lauss, B. [1 ]
Lefort, T. [5 ]
Lemiere, Y. [5 ]
Mtchedlishvili, A. [1 ]
Musgrave, M. [4 ]
Naviliat-Cuncic, O. [5 ]
Pendlebury, J. M. [4 ]
Piegsa, F. M. [2 ]
Pignol, G. [9 ]
Plonka-Spehr, C. [11 ]
Prashanth, P. N. [12 ]
Quemener, G. [5 ]
Rawlik, M. [2 ]
Rebreyend, D. [9 ]
Ries, D. [1 ,2 ]
Roccia, S. [13 ]
Rozpedzik, D. [6 ]
Schmidt-Wellenburg, P. [1 ]
Severijns, N. [12 ]
Thorne, J. A. [4 ]
Weis, A. [7 ]
Wursten, E. [12 ]
Wyszynski, G. [6 ]
Zejma, J. [6 ]
Zenner, J. [1 ,2 ,11 ]
Zsigmond, G. [1 ]
机构
[1] Paul Scherrer Inst, CH-5232 Villigen, Switzerland
[2] ETH, Inst Particle Phys, CH-8093 Zurich, Switzerland
[3] Jena Univ Hosp, Hans Berger Dept Neurol, D-07747 Jena, Germany
[4] Univ Sussex, Dept Phys & Astron, Brighton BN1 9QH, E Sussex, England
[5] Univ Caen, ENSICAEN, LPC Caen, CNRS,IN2P3, F-14050 Caen, France
[6] Jagiellonian Univ, Marian Smoluchowski Inst Phys, PL-30059 Krakow, Poland
[7] Univ Fribourg, Dept Phys, CH-1700 Fribourg, Switzerland
[8] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Phys, D-55128 Mainz, Germany
[9] Univ Grenoble Alpes, LPSC, CNRS, IN2P3, F-38026 Grenoble, France
[10] Henryk Niedwodniczanski Inst Nucl Phys, PL-31342 Krakow, Poland
[11] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Kernchem, D-55128 Mainz, Germany
[12] Univ Leuven, Inst Kern & Stralingsfys, B-3001 Leuven, Belgium
[13] Univ Paris 11, CSNSM, CNRS, IN2P3, F-91405 Orsay, France
基金
瑞士国家科学基金会; 英国科学技术设施理事会;
关键词
ELECTRIC-DIPOLE MOMENT; ATOMIC-MERCURY MAGNETOMETER; PAUL SCHERRER INSTITUTE; MAGNETIC-MOMENT; SEARCH; RELAXATION; STORAGE;
D O I
10.1103/PhysRevLett.115.162502
中图分类号
O4 [物理学];
学科分类号
0702 ;
摘要
We describe a spin-echo method for ultracold neutrons (UCNs) confined in a precession chamber and exposed to a vertical bar B-0 vertical bar = 1 mu T magnetic field. We have demonstrated that the analysis of UCN spin-echo resonance signals in combination with knowledge of the ambient magnetic field provides an excellent method by which to reconstruct the energy spectrum of a confined ensemble of neutrons. The method takes advantage of the relative dephasing of spins arising from a gravitationally induced striation of stored UCNs of different energies, and also permits an improved determination of the vertical magnetic-field gradient with an exceptional accuracy of 1.1 pT/cm. This novel combination of a well-known nuclear resonance method and gravitationally induced vertical striation is unique in the realm of nuclear and particle physics and should prove to be invaluable for the assessment of systematic effects in precision experiments such as searches for an electric dipole moment of the neutron or the measurement of the neutron lifetime.
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[1]   Gravitational depolarization of ultracold neutrons: Comparison with data [J].
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