MLZ is a cooperation between:

Technische Universität München> Technische Universität MünchenHelmholtz-Zentrum Geesthacht> Helmholtz-Zentrum GeesthachtForschungszentrum Jülich> Forschungszentrum Jülich
Logo

MLZ

Lichtenbergstr.1
85748 Garching

UCN Quelle (im Aufbau)

UCN Schema UCN Schema


Die Quelle für ultrakalte Neutronen (UCN Quelle) ist im tangentialen, durchgehenden Strahlrohr SR6 eingebaut. Die notwendigen kryogenen Versorgungsleitungen werden von der einen Seite (SR6b) in das Strahlrohr geführt, zur anderen Seite (SR6a) werden die UCN in die angeschlossenen Experimente extrahiert. Zentrales Element der UCN Quelle ist der Konverter, ein doppelwandiger, toroidal geformter Aluminiumbehälter. Er enthält 12.5 mol festen Wasserstoff (sH2), um den einfallenden thermischen Neutronenfluss (1·1015 cm-2s-1) auf eine effektive Neutronentemperatur von 40K zu moderieren. Der Konverterbehälter wird durch einen geschlossenen, superkritischen Heliumkreislauf, der das Zwischenvolumen des Behälters durchströmt, auf 5K gekühlt. Die hierfür nötige Kälteleistung wird durch zwei konventionelle Kältemaschinen dem superkritischen Heliumkreislauf zur Verfügung gestellt. Der eigentliche UCN Konverter, bestehend aus festem Deuterium (sD2), wird mittels Resublimation an der Aussenwand des Konverterbehälters aus der Gasphase ausgefroren. Die im sH2 vormoderierten Neutronen dringen in den sD2 Konverter ein, wo sie Festkörperanregungen im Kristallgitter (hauptsächlich Phononen) erzeugen. Durch die Generierung einer Festkörperanregung verlieren die Neutronen nahezu ihre gesamte ursprüngliche Energie, und werden in das Energieregime der ultrakalten Neutronen (<300neV) gestreut. Die so erzeugten UCN verlassen den sD2 Kristall, und werden zum Strahlrohrausgang SR6a in der Experimentierhalle geleitet.

Typische Anwendungen

UCN können in Flaschen, bestehend aus geeigneten Materialien oder Magnetfeldern, für lange Zeitperioden (bis zu einer halben Stunde) gespeichert werden. Hierbei ist die Speicherzeit im Prinzip nur durch die Lebensdauer des freien Neutrons selbst begrenzt. Diese langen Speicherzeiten ermöglichen es, das Neutron selbst und seine fundamentalen Eigenschaften mit höchster Genauigkeit zu untersuchen.
Hierbei wird z.B. versucht ein mögliches elektrisches Dipolmoment des Neutrons zu messen, eine Eigenschaft des Neutrons, die das Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie im Universum erklären könnte. Auch die Lebensdauer des freien Neutrons ist ein wichtiger Parameter im physikalischen Standartmodell, der mit UCN mit höchster Genauigkeit vermessen werden kann. Ebenso werden UCN benutzt, um Quantenzustände von Neutronen im Erdmagnetfeld zu beobachten, was es ermöglicht die Newton'schen Gesetze in µm-Bereich zu testen.

Technische Daten

Konverter Temperatur min.

5 K

Vormoderator Volumen (festes-H2) max.

250 cm3

Konverter Volumen (festes-D2) max.

250 cm3

Kühlleistung bei 5K max.

1 kW

UCN Flussdichte am SR6a-Ausgang (100 neV – 230 neV)

6·105 s-1cm-2

UCN Strahlöffnung (Runder Leiter)

100 cm2

UCN Fluss am SR6a-Ausgang (100 neV – 230 neV)

6·107 s-1

Instrumentverantwortlicher

Dr. Andreas Frei
Telefon: +49 (0)89 289-14260
E-Mail:

Betreiber

TUM
Logo E18
Logo MLL
Logo Excellence Cluster

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu UCN in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

impulse.mlz-garching.de

MLZ is a cooperation between:

Technische Universität München> Technische Universität MünchenHelmholtz-Zentrum Geesthacht> Helmholtz-Zentrum GeesthachtForschungszentrum Jülich> Forschungszentrum Jülich