А. Васильев Отделение физики высоких энергий Планы 2008 года: Декабрь 2008 г. – создание в ПИЯФ криогенной время-проекционной ионизационной камеры (Cryo_TPC ) и испытание при азотных температурах. Май 2009 г. – создание и испытание в ПИЯФ системы охлаждения и полная сборка криогенной системы. Июнь-сентябрь 2009 г. – испытания в ПИЯФ, подготовка к пучку. Ноябрь-декабрь 2009 г. – первый тестовый пучок в PSI г. – 2013 г. – набор статистики. Действительность: Май 2010 г. – первый тестовый пучок в PSI. Октябрь-декабрь 2010 г. – набор 10% статистики. Май-август 2011 г. – пучок в PSI, набор 50% статистики. Планы: 2012 год – переезд на новый пучок, модернизация системы год – окончательный набор статистики. Эксперимент μSun гг.

А. Васильев Эксперимент Cap Эксперимент Cap закончен в 2007 Набранная статистика 2·10 10 событий остановок мюона На сегодняшний день обработано 10% событий Псевдоскалярный форм-фактор нуклона g p = 7.3 ± 1.1 V. A. Andreev et al., Phys. Rev. Lett., 99, (2007) Окончательная обработка всех данных ожидается в начале 2012 кода ! (?)

А. Васильев Изучаемая реакция Эксперимент Sun начался в 2008 Измерение скорости захвата мюона с точностью 1% необходимо для уточнения современной теории слабого взаимодействия, Effective Field Theory, EFT Структурная связь с реакцией первичного нуклеосинтеза на Солнце

А. Васильев Кинетическая схема взаимодействия - с дейтерием Время жизни 2.2 s

А. Васильев Процессы захвата мюона d d( ) d He

А. Васильев Измерительная схема SC – время входа мюона (t ) CryoTPC - остановка мюона ePC1, ePC2 – траектория электрона eSC - время вылета электрона (t s )

А. Васильев «Мюон по запросу» «Muon-on-Request» Требуется попадание в камеру только одного мюона за период измерения - 25s Pile-up мюоны существенно подавлены (средняя частота следования мюонов в пучке ~100 kHz) Kicker ±12.5 kV, на паре обкладок ~ 60 ns время переключения

А. Васильев «Тяжелые» примеси (Z-1)* + Система создана в 2003 году. Ресурс ПОЛНОСТЬЮ выработан! Требования к чистоте: Все «тяжелые» примеси менее 1 ppb

А. Васильев «Легкие» примеси. Дейтерий, произведенный в 2008 году (уровень HD – десятки ppb) и сохраненный в гидридах, в 2011 содержал 0.15% протия! Дейтерий, произведенный в 2011 году перед началом эксперимента, к концу эксперимента (4 месяца) содержал 100 ppm протия! (D 2 +H 2 O HD+HDO, D 2 +HDO HD+D 2 O) Требования к изотопной чистоте: примесь протия – не более 100 ppm В эксперименте MuCap получен САМЫЙ изотопно Чистый в мире водород! < 6 ppb

А. Васильев Cryo_TPC

А. Васильев Pad plane (Анод) 6x8 pads 17.5x15.25 mm 2

А. Васильев Катодная плоскость и дрейфовый промежуток Потенциал катода -80…-90 kV Напряженность поля 80 kV/7.3 cm = 11 kV/cm Однородность (по абсолютной величине) напряженности поля 4-5% Проблемы высоковольтной системы: -Большие диэлектрические поверхности -При утечках и пробоях вспышки рентгеновского излучения Катод с 100 m серебренной фольгой

А. Васильев Экранирующая сетка Задача сетки – экранировка положительного объёмного заряда в области прохождения или остановки мюона. - Сетка должна быть прозрачна для электронов. -Сетка должна экранировать электрическое поле положительного объемного заряда. -Материалы рамки должны быть слабо-магнитными при криогенных температурах. Зазор сетка-анод – 0.15 см Потенциал сетки kV Напряженность поля – 3.5 kV/0.15 cm =23.3 kV/cm (11 kV/cm катод сетка) Проволочки диаметром 30 m, шаг 250 m, Нихром. Натяжение 25 g. температурная зависимость магнитной восприимчивости образца стали марки DIN K переход из парамагнитного состояния в состояние спинового стекла. Динамическая магнитная восприимчивость, Коптев В.П. и К о

А. Васильев Система охлаждения D 2 H 2 O Ne N 2 O 2 Спектр с квадрупольного масс-спектрометра

А. Васильев Работа системы охлаждения Сигнал от акустического шума, снятый со включенной системой электронного подавления шумов (слева) и без нее (справа). Надточий А.

А. Васильев Вакуумная система, сложности юстировки

А. Васильев Остановки мюонов в Cryo_TPC в плоскости анода

А. Васильев Распределение остановок мюонов в дрейфовом промежутке по вертикали Время дрейфа, s Сумма по всем pads, за исключением крайних Катод (73 мм от анода) Сетка (1.5 мм от анода) Середина дрейфового Промежутка, максимум пучка 34 K, 5 bar, 80 kV

А. Васильев Набор экспериментальных данных Относительная доля событий для каждого шага отбора и суммарная скорость набора этих событий на пучке. Критерий отбора Эффективность, %Скорость, кГц Сработал μSC, кикер выключен25 Сработал μSC, кикер включен25/80 Совпадение срабатывания μSC и μPC17519 Остановка в чувствительной области TPC5610 Полностью реконструированный трек электрона событий / 6000 Hz = s = 20 days

А. Васильев Энергетический спектр 3 He t+p На спектре энергия 3 He = 0.35 MeV -Рекомбинации электронов; -Потери на сетке. Энергия, MeV

А. Васильев S-energy S-energy, keV Drift time, s S-energy, keV 34 K, 5 bar, 80 kV

А. Васильев Эффект «прилипания»

А. Васильев Эффект «прилипания» Давление насыщенных паров кислорода, ppb

А. Васильев Заключение За время сеанса в период с 15 июня по 10 сентября 2011 года была набран следующий массив данных Пучок Количество набранных файлов Количество остановок мюона в TPC Количество электронов от распада мюона Набранная статистика позволяет получить точность определения скорости захвата мюона дейтроном на уровне 10 с -1. Планы: 2012 год – переезд на новый пучок E3, модернизация системы год – окончательный набор статистики.