Прецизионные измерения масс в ионных ловушках: отчёт и перспективы Ю. Новиков Сессия Ученого совета ОФВЭ ПИЯФ 24 декабря 2009 г. - презентация

1 Прецизионные измерения масс в ионных ловушках: отчёт и перспективы Ю. Новиков Сессия Ученого совета ОФВЭ ПИЯФ 24 декабря 2009 г.

2 Участие ГФЭЯ в прямых измерениях масс в ионных ловушках Действующие проекты 1. SHIPTRAP (GSI) 2 ISOLTRAP (CERN) 3. JYFLTRAP (Jyväskylä) Будущие проекты 4.MATS (FAIR) 5. HITRAP (GSI and FAIR) 6.PENTATRAP/FANtOME (MPI, Heidelberg) 7.Neutrino oscillometry with LENA- collaboration Ю. Новиков – УС ОФВЭ,

3 primary beam, 3-6 MeV/u target wheel beam dump Измерение массы 255 Lr на SHIPTRAP Реакция слияния : 48 Ca Bi 257 Lr* Сечение образования на SHIP: ~0.2 barn Наименьшее сечение когда-либо идентифицированное в ионных ловушках ! Один ион в час попадал в ионную ловушку Точность измерения массы пока невысока и составила Подлежит уточнению в 2010 г. Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

4 На пути к бо́льшим Z в SHIPTRAP Новые мишени Увеличение чувствительности и эффективности SHIPTRAP Недеструктивный метод регистрации с Фурье- преобразованием наведённого сигнала и с чувствительностью к единичному иону Криогенная газовая камера торможения для очистки и повышения эффективности Связь SHIP с TASCA-газонаполненным сепаратором ГСИ Увеличение выходов с новым сверхпроводящим линейным ускорителем Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

5 Связь TASCA с SHIPTRAP RFQ Buncher TASCA Skimmer + Ion source C-Aerosol Gas-jet RTC SHIPTRAP D Q 1 Q 2 courtesy of M. Block Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

6 Измерения масс на JYFLTRAP (Jyväskylä) в 2009 г. Массы 93 Pd и 94 Pd Измерения этих масс не дали существенно лучшей прецизионности по сравнению с прошлогодними данными JYFLTRAP, но оставили в силе вывод об энергетическом дисбалансе протонного и двупротонного распадов высоко- спинового изомера 94 Ag (0.4 сек. и I=21 + ), идентифицированных недавно в литературе. Отсутствие замкнутого цикла в астрофизическом rp- процессе Написана статья, опубликована в Phys. Rev. Lett. в 2009 г. Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

7 Будущий проект использования ловушки в JYFL Эксперименты на новом циклотроне MCC30/15, установленном и запущенном в конце 2009 г. в новом экспериментальном зале : Протоны 30 МэВ с интенсивностью 300 μА Дейтоны 15 МэВ IGISOL/JYFLTRAP будет использовать 90% времени нового циклотрона с возможностью получения пучка тяжёлых ионов от старого циклотрона. ГФЭЯ в настоящий момент участвует в разработке физической программы в новом проекте. Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

8 Проект MATS courtesy of R. Kruecken Ю. Новиков - УС ОФВЭ,

9 Проект MATS (Masses in Advanced Trap System) Основная задача – прецизионные измерения масс редких нуклидов (δM/M ) Оценочная стоимость -2.5 М Вклад ПИЯФ (утверждённый FAIR)- 220 k, (полный запрос-400 k ): калибратор масс, тонкие Si(Li) детекторы и расчёт трассы ионного пучка к ловушке Участники от ПИЯФ: А. Васильев, М. Взнуздаев, Г. Воробьёв, Ю. Гусев, С. Елисеев, П. Кравцов, А. Мартюшов, Д. Нестеренко, А. Никаноров, Ю.Новиков, А. Попов, Д. Селиверстов, М. Селиверстов, В. Трофимов, А. Хусаинов Ю. Новиков- У.С.ОФВЭ,

10 Коллаборация MATS

11 Калибратор масс ( вклад ПИЯФ, лаб. А. Васильева ) Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

12 Тракт ионного пучка к ловушке MATS Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

13 PENTATRAP как часть проекта FANtOME в ин-те Макса Планка (Heidelberg) Ю. Новиков - УС ОФВЭ, С согласия К. Блаума

14 PENTATRAP at MPI-K Accuracy of mass measurements < Monitor trap Preparation trap Precision trap 112.2mm Preparation trap Monitor trap monitoring of B-Field flactuations over the measurement cycle storage/cooling of reference ion / ion of interest substantial reduction of cycle time reduction of systematics due to temporal B-field flactuations high precision mass measurements accuracy ~ ; eV-level Sergey Eliseev, SFB-Meeting, Ю. Новиков- УС ОФВЭ, С согласия С. Елисеева

15 Нейтринная осциллометрия в проекте LENA P(υ e υ e ) = 1- sin 2 2θ 12 ·sin 2 (πΔm 32 2 /Δm 21 2 · L/L 32 ) - sin 2 2θ 13 ·sin 2 (πL/L 32 ) Неизвестные θ 13 и L 32 (предпочтительно sin 2 θ ) Из теории «смешивания»: L 32 [m] = 2.5E υ / Δm 32 2 [m·MeV/eV 2 ] L 32 [m] E υ [keV] Для проверки теории в осциллометрических измерениях нужны точные значения энергий монохроматических нейтрино, которые можно определить из точных разностей масс нуклидов, измеренных в ионных ловушках !!! Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

16 L 32 Возможность нейтринной осциллометрии с переносным источником монохроматических нейтрино Нейтрино в процессе захвата электронов ядром монохроматические и L 32 [ в метрах] = E ν [ в кэВ]. Только электронные нейтрино эффективно взаимодействуют с электронами среды. Чтобы зафиксировать изменение аромата нейтрино по счёту числа рассеяний нейтрино, нужно иметь размеры детектора, сопоставимые с длиной осцилляций. Ю. Новиков- УС ОФВЭ, Картинка А. Попова

17 Нейтринная осциллометрия с детектором LENA Переносный источник монохроматических нейтрино L 32 [m] E ν [keV] L 100 m 50 kt of liquid scintillator Ю. Новиков- УС ОФВЭ,

18 Заключение

19 ПИЯФ - в ловушке ?!

20 Спасибо !