論文の概要: Quantum Noise Limited Phased Arrays for Single-Electron Cyclotron
Radiation Emission Spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.03247v1
- Date: Sat, 6 Jan 2024 16:05:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-09 19:36:39.263311
- Title: Quantum Noise Limited Phased Arrays for Single-Electron Cyclotron
Radiation Emission Spectroscopy
- Title（参考訳）: 単一電子サイクロトロン放射分光のための量子ノイズ限定位相アレイ
- Authors: Stafford Withington, Christopher Thomas and Songyuan Zhao
- Abstract要約: 有望なアプローチは、トリチウムの放射性崩壊時に放出される電子のエネルギーを測定することである。
興味のエネルギーは18.6keVの終点の数 eV 内にあり、弱相対論的である。
単一電子CRESのための内向き量子ノイズ制限マイクロ波受信機の設計と最適化に関する諸問題について考察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.687131504928305
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Neutrino oscillation experiments show that neutrinos have mass; however, the
absolute mass scale is exceedingly difficult to measure and is currently
unknown. A promising approach is to measure the energies of the electrons
released during the radioactive decay of tritium. The energies of interest are
within a few eV of the 18.6 keV end point, and so are mildly relativistic. By
capturing the electrons in a static magnetic field and measuring the frequency
of the cyclotron radiation emitted the initial energy can be determined, but
end-point events are infrequent, the observing times short, and the signal to
noise ratios low. To achieve a resolution of $<$ 10 meV, single-electron
emission spectra need to be recorded over large fields of view with highly
sensitive receivers. The principles of Cylotron Radiation Emission Spectroscopy
(CRES) have already been demonstrated by Project 8, and now there is
considerable interest in increasing the FoV to $>$ 0.1 m$^3$. We consider a
range of issues relating to the design and optimisation of inward-looking
quantum-noise-limited microwave receivers for single-electron CRES, and present
a single framework for understanding signal, noise and system-level behaviour.
Whilst there is a great deal of literature relating to the design of
outward-looking phased arrays for applications such as radar and
telecommunications, there is very little coverage of the new issues that come
into play when designing ultra-sensitive inward-looking phased arrays for
volumetric spectroscopy and imaging.
- Abstract（参考訳）: ニュートリノ振動実験はニュートリノが質量を持つことを示したが、絶対質量スケールは測定が極めて困難であり、現在不明である。
有望なアプローチは、トリチウムの放射性崩壊中に放出される電子のエネルギーを測定することである。
興味のエネルギーは18.6keVの終点の数 eV 内にあり、弱相対論的である。
静磁場中で電子を捕獲し、放射されるサイクロトロン放射の周波数を測定することにより、初期エネルギーを決定できるが、端点事象は少なく、観測時間は短く、ノイズ比は低い。
10mevの解像度を達成するためには、高感度の受信機を持つ広い視野で単一電子放出スペクトルを記録する必要がある。
サイロトロン放射分光法(cres)の原理はすでにproject 8で実証されており、現在ではfovを$>0.1 m$^3$に増やすことにかなりの関心が寄せられている。
本稿では,単電子cres用内向きの量子ノイズ制限型マイクロ波受信器の設計と最適化に関する様々な課題を考察し,信号,ノイズ,システムレベルの振る舞いを理解するための単一の枠組みを提案する。
レーダーや電気通信などの応用のための外向き位相アレイの設計には多くの文献があるが、ボリューム分光とイメージングのための超感度内向き位相アレイを設計する際に発生する新しい問題についてはほとんど言及されていない。
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