Диссертация (1145374)
Текст из файла
На правах рукописиЕлисеев Сергей АлександровичВысокопрецизионные измерения масс нуклидов ловушкамиПеннинга для широкого спектра задач фундаментальной физикиСпециальность01.04.16 Физика атомного ядра и элементарных частицДиссертацияна соискание учёной степенидоктора физико-математических наукНаучный консультантд.ф.-м.н., проф. Новиков Ю.
Н.Санкт-Петербург20151ОглавлениеСписок условных сокращений...................................................................................................... 3Введение ............................................................................................................................................ 4Глава 1Основы высокопрецизионной масс-спектрометрии на основе ловушкиПеннинга ......................................................................................................................................... 201.1 Идеальная ловушка Пеннинга .............................................................................................
201.2 Реальная ловушка Пеннинга ................................................................................................ 261.3 Радиочастотные возбуждения ловушечных движений ..................................................... 311.4 Методики измерения свободной циклотронной частоты ................................................. 33Глава 2Установка SHIPTRAP.................................................................................................
352.1 Сепаратор по скоростям SHIP ............................................................................................. 372.2 Газонаполненная камера для остановки продуктов реакции ........................................... 382.3 Газонаполненный радиочастотный квадруполь ................................................................
402.4 Ловушки Пеннинга на установке SHIPTRAP .................................................................... 41Глава 3Измерения масс изотопов нобелия и лоуренсия на установке SHIPTRAP ...... 513.1 Механизм образования трансурановых нуклидов ............................................................. 513.2 Результаты измерений масс изотопов нобелия и лоуренсия ............................................ 573.3 Обсуждение результатов ...................................................................................................... 61Глава 4Установка SHIPTRAP в режиме off-line.
Поиск резонансного усилениябезнейтринного ядерного двойного электронного захвата ................................................... 664.1 Краткое изложение теории двойного электронного захвата ............................................ 714.2 Сравнение безнейтринного двойного электронного захвата с безнейтринным двойнымбета-распадом ............................................................................................................................... 774.3 Поиск резонансно усиленных 0ν2EC-переходов с помощью высоко-прецизионноймасс-спектрометрии на основе ловушки Пеннинга ................................................................. 79Глава 5Фазовый метод определения свободной циклотронной частоты ......................
925.1 Схема 1: независимое измерение магнетронной частоты ν - и циклотронной частоты ν +....................................................................................................................................................... 9325.2 Схема 2: прямое измерение свободной циклотронной частоты ν с .................................. 995.3 Систематические эффекты .................................................................................................
1035.4 Экспериментальная апробация методики PI-ICR на установке SHIPTRAP ................. 125Глава 6Определение массы 48Ca, а также Q-значений β −-распада 187Re и электронногозахвата в 163Ho с помощью методики PI-ICR. ........................................................................ 1296.1 Гиромагнитное отношение электрона и квантовая электродинамика .......................... 1296.2 Проблема определения массы нейтрино из анализа процессов β −-распада иэлектронного захвата ................................................................................................................. 1336.3 Описание эксперимента по определению массы 48Ca, а также Q-значений β −распада 187Re и EC в 163Ho .........................................................................................................
141Глава 7Установка PENTATRAP .......................................................................................... 1647.1 Обзор установки.................................................................................................................. 1647.2 Создание высокозарядных ионов ......................................................................................
1667.3 Ионопровод ......................................................................................................................... 1727.4 Масс-Спектрометр .............................................................................................................. 1747.5 Криогенная сборка ..............................................................................................................
1797.6 Ловушки Пеннинга ............................................................................................................. 1817.7 Методики измерения ловушечных частот........................................................................ 1857.8 Электрическая схема измерения ловушечных частот .....................................................
1947.9 Измерительная система ...................................................................................................... 1987.10 Ультра-стабильный источник электрического потенциала для ловушек Пеннинга. 2087.11 Запуск установки PENTATRAP. ..................................................................................... 214Заключение ................................................................................................................................... 222Список литературы .....................................................................................................................
2273Список условных сокращений0ν2EC – процесс безнейтринного двойного захвата электронов ядромPI-ICR – (англ. Phase-Imaging Ion-Cyclotron-Resonance technique) фазовый методопределения свободной циклотронной частотыToF-ICR – (англ. Time-of-Flight Ion-Cyclotron-Resonance technique) методвремя-пролётного ионного циклотронного резонансаFT-ICR – (англ.
Fourier-Transform Ion-Cyclotron-Resonance technique) методФурье-трансформ ионного циклотронного резонансаRE – (англ. ring electrode) кольцевой электродCE – (англ. correction electrode) корректирующий электродEC – (англ. end cap) оконечный электродРЧ – радиочастотныйМКП – микроканальная пластинкаПШПВ – полная ширина на полувысотеКЭД – квантовая электродинамикаСМ – Стандартная Модель элементарных частиц и фундаментальныхвзаимодействийEBIT – (англ.
Electron Beam Ion Trap) источник многозарядных ионов на основеэлектронного удараSNR – (англ. Signal-to Noise Ratio) отношение сигнала к шумуFFT – (англ. Fast Fourier Transform) быстрое преобразование ФурьеLV – (англ. Low Voltage) низковольтовоеHV – (англ. High Voltage) высоковольтовоеDAC – (англ. Digital-to-Analog Converter) цифро-аналоговый преобразователь4ВведениеОдной из ключевых характеристик нуклида является его масса. Измерениеэтой величины с достаточно высокой точностью позволяет определить полнуюэнергиюсвязинуклида,которая,посути,являетсяинтегральнойхарактеристикой всех атомных и ядерных сил, действующих в нуклиде, и,таким образом, является ключом к решению многих задач фундаментальнойфизики: физики ядра [1, 2], астрофизики [3, 4, 5, 6], нейтринной физики [7],метрологии [8] и физики фундаментальных взаимодействий и симметрий [9,10].Предполагается, что общее число нуклидов с временем жизни, значительнопревышающем характерное время ядерного взаимодействия (10-23 с), достигает7000, из которых 288 являются стабильными или фактически стабильными [11,12].
Примерно 3200 нуклидов уже синтезированы и, таким образом, ихсуществование экспериментально доказано. Массы примерно 2000 нуклидовуже определены с различной точностью [12].Относительная точность, с которой необходимо знать массу определённогонуклида,зависитотконкретнойфизическойзадачи.Например,дляопределения расположения в ядре протонных и нейтронных оболочекдостаточно знать массу нуклида с относительной точностью порядка 10-6. Дляисследования феномена деформации ядер и для поиска так называемых галоядер необходимо знать массу исследуемых нуклидов с точностью как минимум10-7. Аналогичная точность требуется для корректного описания образованиятяжёлых элементов в астрофизических процессах быстрых захватов нейтронов(r-процесс)ипротонов(rp-процесс).Дляпроверкитеориислабоговзаимодействия, в частности, гипотезы сохранения векторного тока (CVC) иунитарности CKM-матрицы, необходимо знать отношение масс материнских идочерних нуклидов сверхразрешённых β -переходов с точностью порядка 10-8.Во всех выше перечисленных задачах исследуются короткоживущие нуклиды с5периодами полураспада обычно не превышающими нескольких секунд.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
