Способ неадиабатического поворота спина нейтронов

 

Изобретение относится к области экспериментальной ядерной физики, точнее - к способам управления поляризованными нейтронными пучками. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Способ заключается в том, что область раздела магнитных полей различных направлений создают с помощью сверхпроводящего экрана малой толщины. Проходя через экран, нейтрон не успевает изменить направление спина, поскольку скорость прецессии спина значительно меньше скорости изменения направления магнитного поля в системе нейтрона. Способ можно использовать для обеспечения поворота спина нейтрона на произвольный угол относительно направления магнитного поля. 2 ил.

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано в экспериментах и установках, использующих поляризованные нейтроны, например, в качестве спин-флипперов или анализаторов направления спина. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа. На фиг.1 показана схема реализации способа; на фиг.2 - направления магнитных полей и поляризации пучка на границах области перехода. Способ реализуется следующим образом. Направляют нейтронный пучок 1 по оси системы 2, создающей магнитное поле . Пусть поляризация пучка совпадает по направлению с магнитным полем. Затем на пути пучка нейтронов помещают сверхпроводящий магнитный экран 3, например свинцовый, снабженный устройством 4, обеспечивающим необходимый температурный режим. За экраном помещают систему 5, создающую магнитное поле , направленное произвольно. Согласно эффекту Мейсснера, когда сверхпроводник охлаждается в постоянном магнитном поле до температуры ниже критической, магнитный поток выталкивается из него, и металл становится идеальным диамагнетиком. Следовательно, магнитная индукция внутри металла в сверхпроводящем состоянии всегда равна нулю, независимо от того, каким образом он был переведен в это состояние. Выталкивание магнитных силовых линий из сверхпроводника связано с тем, что если сверхпроводник помещают во внешнее магнитное поле, в поверхностном слое металла возникает стационарный электрический ток, собственное магнитное поле которого противоположно приложенному, что приводит к нулевому значению индукции в толще сверхпроводника. Проникновение внешнего магнитного поля внутрь сверхпроводника имеет характер экспоненциального затухания и характеризуется глубиной проникновения, которая для свинца при Т=4,2К ≈ 5˙10^-6 см. Если на пути поляризованного нейтронного пучка (перпендикулярно его направлению) оказывается экран из сверхпроводника первого рода, магнитные силовые линии проникают только на глубину ≈5˙10^-6 см и этим создается условие неадиабатичности ω_L<< ω_o, где ω_о - скорость поворота магнитного поля в системе нейтрона. Поскольку поле поворачивается на очень малом пространстве (≈10^-5 см), условие неадиабатичности выполняется для широкого спектра энергий нейтронов - от ультрахолодных до тепловых. Нейтрон, проходя через экран, сохраняет направление спина при наличии за экраном магнитного поля любого направления, отличного от направления спина нейтрона до экрана. Если = -, способ обеспечивает спин-флип нейтронов. Если же и перпендикулярны, на выходе поляризация пучка P₂= N⁺-N= 0 (если измерять количества нейтронов со спином по полю N⁺ и против поля N^-). Таким образом, обеспечивается произвольность магнитного поля на границах области неадиабатического переворота спина нейтронов.

Формула изобретения

СПОСОБ НЕАДИАБАТИЧЕСКОГО ПОВОРОТА СПИНА НЕЙТРОНОВ, включающий пропускание нейтронов через области изменения направления магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, область изменения направления поля создают путем расположения на пути пучка поляризованных нейтронов сверхпроводящего экрана, разделяющего участки области с различными направлениями магнитного поля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2