«Нейтринная Физика» программа фундаментальных исследований президиума ран
Скачать 0.89 Mb.
|
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК «Нейтринная Физика» ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕЗИДИУМА РАН 2005 года ОТЧЕТ Москва 2006 г.
Программа фундаментальных исследований Президиума РАН 2005 года «Нейтринная физика» ОТЧЕТ
Направление 1: «Нейтринная физика» Проект 1.1. «Галлий-германиевый нейтринный телескоп» Руководитель: В.Н.Гаврин Основные результаты. На Галлий-германиевом нейтринном телескопе Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН в международном эксперименте SAGE из анализа 15-летних измерений получена скорость захвата полного потока солнечных нейтрино на металлическом галлии. Полученная величина с учётом результатов других экспериментов с солнечными нейтрино даёт прямое экспериментальное доказательство термоядерной природы энергии Солнца и наличия осцилляций нейтрино в веществе. (ИЯИ РАН). Произведена калибровка Галлий-германиевого нейтринного телескопа Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН при помощи искусственного аргонового источника монохроматических нейтрино. Измерена скорость захвата нейтрино на металлическом галлии, оказавшаяся равной 0.79 от расчётной. Объединённый анализ результатов четырёх выполненных к настоящему времени экспериментов с искусственными источниками нейтрино на галлий-германиевых телескопах указывает на то, что величина сечения захвата нейтрино на 71Ga завышается. (ИЯИ РАН). Разработана технология создания искусственного источника нейтрино 37Ar высокой активности. а. Измерение потока солнечных нейтрино, калибровочный эксперимент. В 2005 году продолжались измерения потока солнечных нейтрино на Галлий-германиевом нейтринном телескопе (ГГНТ) и анализ полученных данных. С января по ноябрь 2005 года на ГГНТ выполнено 11 измерений. Объединенный анализ данных законченных счетом измерений за 15-летний период измерений с января 1990 по январь 2005 года дает величину скорости захвата солнечных нейтрино с энергией 0.233 МЭВ на галлии, равную 67+5.2-4.8 SNU. В анализ данных вошли 6 измерений (апрель – сентябрь) выполненных совместно с итало-немецкой группой из коллаборации GNO. Основной целью этих измерений было непрерывное продолжение ежемесячных измерений SAGE. В этих измерениях извлечение проводилось на части (22 тонны) галлиевой мишени SAGE, не используемой в эксперименте с источником 37Ar. Извлеченные образцы доставлялись в лабораторию Гран Сассо, где выполнялся синтез и счет извлеченнных атомов 71Ge. Полученный в этих 6-ти измерениях результат 64+2422 SNU хорошо согласуется с объединенным результатом галлиевых экспериментов SAGE, GALLEX и GNO. Эти совместные измерения позволили SAGE и GNO более глубоко изучить используемые в эксперименте методы и технику друг друга и, таким образом, провести сквозную проверку используемых в обеих коллаборациях процедур. SAGE в настоящее время единственный эксперимент, чувствительный к низкоэнергетической области спектра солнечных нейтрино. SAGE продолжает выполнение извлечений каждые четыре недели с массой галлия ~50 тонн. Одной из задач лаборатории является повышение точности в ежемесячных измерениях солнечных нейтрино. Это может быть достигнуто за счет снижения фоновых эффектов, повышения эффективности извлечений и счета извлекаемого 71Ge, и увеличения массы галлиевой мишени телескопа. Повышение точности измерения активности нейтринного источника на основе 37Ar калориметрическим методом. Для того, чтобы минимизировать ошибку, связанную с неопределенностью тепловых свойств источника (теплоемкости и теплопроводности, и соответственно, скоростей нагревания и охлаждения), была выполнена калибровка калориметра двумя различными нагревателями, изготовленными из алюминия и железа и имеющими существенно различные тепловые характеристики. Тепловая мощность определялась из измерений силы тока и напряжения в цепи нагревателей. Для воспроизведения условий измерений источника перед началом каждой калибровки калориметр в течение двух суток охлаждался до комнатной температуры. В отличие от калибровочных замеров, которые производятся при постоянной мощности нагревателя, тепловая мощность источника непрерывно уменьшается в соответствии с постоянной распада 37Ar (T1/2=35.04 d). Соответствие между кривыми временных зависимостей термо э.д.с. для нагревателей и для источника достигается, если ввести коррекцию для кривой нагревателя, учитывающую распад: значение термо э.д.с. в каждой точке кривой нагревателя умножается на множитель e-t, где время t измеряется от начала измерения. Такое совмещение «хвостовых» частей кривых нагревателей и источника достигается для обоих нагревателей для любых измеряемых мощностей. Отсюда следует, что для построения калибровочной зависимости между термо э.д.с. и мощностью источника можно использовать значения термо э.д.с. в области 700-900 мин. При этом мощность источника определяется на момент начала измерения. Было исследовано влияние на результаты калибровки калориметра неравномерности тепловых потоков от нагревателя. Для этого сравнивались данные, полученные с нагревателем, в котором нихромовая спираль была равномерно распределена по высоте нагревателя (h~12 см), с данными, когда спираль была сосредоточена в нижней части нагревателя (h~4 см). Отличий не наблюдалось. Для определения мощности источника была использована калибровочная зависимость, полученная для алюминиевого нагревателя. Калибровка счетных каналов системы регистрации телескопа ипропорциональных счетчиков с использованием эталонной активности 71Ge. Обогащенный изотоп 71Ge был получен облучением образца галлия на ускорителе НИИЯФ МГУ 10.12.04. в течение ~30 минут. Ориентировочная активность по 71Ge после распада 69Ge составила ~105/сек. Была проведена экстракция из галлия с целью извлечения германия и синтез с заполнением счётчика. Перед синтезом в пробу было внесёно 600 мкг носителя - стабильного германия. На момент облучения активности 69 и 71 во всей мишени составляли 4.41105 с-1 и 1.13105 с-1 соответственно. Активность смеси в счетчике на 30.01.05 составила 700 с-1. Активность порции 1/100000 от исходного образца на момент 04.01.05 для установки в систему составила 4-5 мин-1. Для проверки работы системы регистрации ГГНТ в эксперименте с 37Ar был использован пропорциональный счетчик YCT-6 с газовым составом, полученным облучением на циклотроне МГУ обогащенного изотопа 71Ge. Начальная скорость счета событий от распада 71Ge составила около 5 тыс. событий в день, что позволило проводить калибровки счетчиков обычным образом и далее проводить набор данных от 71Ge с приемлемой статистикой по каждому каналу системы с промежутком в один день. События регистрировались в нормальном режиме сбора данных на системе регистрации ГГНТ одновременно с регистрацией на независимом многоканальном анализаторе импульсов ORTEC, работающем на компьютере под управлением программы Maestro. Синхронная работа обеих систем позволила определить возможные потери событий системой регистрации ГГНТ в силу различных аппаратных или программных причин. Сравнение фактического положения K и L пиков 71Ge с расчетными значениями, полученными из калибровочных данных с использованием стандартных программ обработки, дало очень близкое согласие результатов, что свидетельствует о высокой точности расчетов по выбору положения энергетических окон. Сравнение предсказываемого (96%) и фактического положения границ окон для отбора событий по критерию времени нарастания импульса с использованием стандартных процедур показало очень хорошее согласие для K пика (95-98%) для разных каналов системы) и несколько заниженное ожидание (98-100%) для L пика. Сравнение скоростей счета по разным каналам системы (с учетом фактора распада) дало одинаковый результат в пределах статистической погрешности. Скорости счета отдельно по пикам хорошо согласуются согласно формулам для вычисления эффективностей счета для данного газового наполнения. Сравнение числа событий по каналам, зарегистрированных независимыми системами в эквивалентном энергетическом интервале с учетом мертвого времени системы регистрации ГГНТ, дало хорошо согласующийся результат. Таким образом, данная проверка не выявила проблем в работе системы регистрации ГГНТ. Были выполнены работы по измерению объемной эффективности всех девяти счетчиков YCT. Счетчики наполнялись газовой смесью, аналогичной той, что применяется в солнечных нейтринных ранах с добавкой небольшого количества 37Ar. После измерения активности в счетчике с помощью многоканального анализатора газовая смесь перекачивалась в счетчик YL-1 с хорошо известной объемной эффективностью (0.992), в котором измерения активности повторялись. Эффективность счетчиков YCT определялась путем сравнения измеренной активности с активностью в счетчике YL-1. В качестве дополнительной проверки были также проведены измерения эффективности счетчика YCT-6 с использованием активности 71Ge и эффективности счетчиков YCT-3 и YCT-8 с использованием активности 69Ge и совпадений на ППД. Средняя объемная эффективность пропорциональных счетчиков типа YCT (данные измерений по девяти счетчикам) равна 0.955. Высокоточное измерение активности нейтринного источника 37Ar с использованием пропорционального счетчика на основе методики, разработанной на этапе №1 плана 2004 года. В декабре 2004 года источник 37Ar был возвращен в Институт реакторных материалов (г.Заречный). Ампула источника была вскрыта дуговой сваркой в вакуумной системе, весь объем газа был откачан и перемещен для измерения активности в пропорциональные счетчики. К этому времени активность 37Ar снизилась примерно в 300 раз. Так как удельная активность была все еще очень высока, необходимо было сделать несколько разделений объема для уменьшения скорости счета до значения, приемлемого для пропорциональных счетчиков. В проведении этих разбавлений применялся в качестве носителя Не, в связи с тем, что полный объем газа и, соответственно, давление, были очень низкими. Фракция газа, закачанная в пропорциональный счетчик, была примерно 1 к 108. Для того, чтобы быть уверенными, что газ, содержащийся в последнем объеме, полностью откачивался в счетчик, был изготовлен специальный пропорциональный счетчик с боковым отсеком, заполненным углем, на который образец аргона закачивался криогенным методом. Включая мертвый объем отсека, эффективность счета для К пика 37Ar была 59%. Несмотря на очень большое объемное разбавление, скорость счета все же была очень высокой - несколько сотен тысяч в секунду. Скорость измерялась постоянной записью импульсов от счетчика с использованием анализатора формы импульса с большой временной задержкой и затем в течение отобранного временного интервала сосчитывалось число импульсов. Было измерено пять образцов в двух пропорциональных счетчиках с использованием разных методов разделения объема. Принимая, что период полураспада 35.04 дня, среднее взвешенное значение этих измерений дает значение мощности источника на начальное время 405.1 +/- 2.7 кКи, где неопределенность включает систематические неопределенности статистики счета, разделения объема, и эффективности счета. Так как со времени начала счета до времени проведения этих измерений прошло 287 дней, этих результат довольно чувствителен к значению периода полураспада, используемому в коррекции величины распада. Неопределенность 37Ar в новейших справочниках для этой ядерной массы задается величиной +/-0.04 дня, что ведет к дополнительной неопределенности в определении мощности источника +/-0.65%. Публикации (в том числе находящиеся в печати). Г.Ф.Абдуллина, Е.П.Веретенкин, В.Н.Гаврин, В.В.Горбачев, И.Н.Мирмов, В.И. Барсанов, Ю.И. Барсанов, А.А. Джанелидзе, С.Б. Злоказов, Н.А. Котельников, С.Ю. Марков, З.Н. Шакиров, Ю.С.Хомяков «Разработка конструкции и технологии изготовления источника нейтрино», ПТЭ, в печати. В.И. Барсанов, А.А. Джанелидзе, А.А. Замятина, С.Б. Злоказов, А.В. Коренкова, Н.А. Котельников, С.Ю. Марков, В.В. Селин, З.Н. Шакиров ФГУП «Институт реакторных материалов», г. Заречный Свердловской обл. 624250; Д.Н. Абдурашитов, Е.П. Веретенкин, В.Н. Гаврин, И.Н. Мирмов, В.Э. Янц Институт ядерных исследований РАН, Москва 117312, «Технология и установка экстракции, очистки и сбора 37Ar из оксида кальция», ПТЭ, в печати. J.N.Abdurashitov et al “The SAGE&LNGS experiment: Measurements of solar neutrinos at LNGS using gallium from SAGE”, arXiv:nucl-ex/0509031 v1, submitted to J. Astroparticle Physics (2005). Д.Н.Абдурашитов, В.Н.Гаврин, В.В.Горбачев, Т.В.Ибрагимова, А.В.Калихов, А.А.Шихин, Метод измерения больших скоростей счета детекторов ионизирующего излучения с высокой точностью, направлено в печать в журнал «Приборы и техника эксперимента» (2005). V.N.Gavrin for SAGE Collaboration “Present Status of the SAGE 37Ar Neutrino Source Experiment”, Proc.of the XI the Int. Workshop on Neutrino Telescopes, Feb.22-25, 2005, Venice. Italy, ed. by Milla Baldo Ceolin, 187 (2005). V.V.Gorbachev for SAGE Collaboration “Present Status of the SAGE 37Ar Neutrino Source Experiment”, report presemted at the XIIIth Int. School on “Particles and Cosmology”, April 18-23, 2005 , Kabardino-Balkaria, Baksn Valley, Russia, to be published in Proc. of the conference (2005). J.P.Kozlova, V.N.Gavrin, A.V. Kalikhov, I.A.Vasilenko, E.P.Veretenkin, V.I. Biberin, A.V.Govorkov, A.V. Markov, A.Y.Polyakov, N.B. Smirnov, T.J.Bowles. “Electrical properties of detector SSD GaAs”, report presemted at the XIIIth Int. School on “Particles and Cosmology”, April 18-23, 2005 , Kabardino-Balkaria, Baksn Valley, Russia, to be published in Proc. of the conference (2005). |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Отчет за 2013 г. По программе фундаментальных исследований ... | | Об организации и проведении Второй международной научной школы для... «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям», и в её рамках Всероссийской молодёжной конференции... |
| Программа фундаментальных исследований Президиума ран №8 «разработка... «Разработка «безызносных» подшипников скольжения спутниковых антенн для работы в отсутствии смазки в открытом космосе» | | Отчет о научно-исследовательской работе по программе фундаментальных... Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского Отделения Российской академии наук |
| Программа фундаментальных исследований Президиума ран перспективы... России и Украины по приоритетным направлениям модернизации, инновационного и технологического развития | | Программа Второй международной научной школы для молодёжи «Прикладные... Вторая международная научная школы для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям» (Школа... |
| Программа Второй международной научной школы для молодёжи «Прикладные... Вторая международная научная школы для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям» (Школа... | | Омскийфилиал В отчете представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок, проведенных в 2006 г. Омским филиалом Института... |
| Омскийфилиа л В отчете представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок, проведенных в 2007 г. Омским филиалом Института... | | Омскийфилиа л В отчете представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок, проведенных в 2011 г. Омским филиалом Института... |
| Омскийфилиа л В отчете представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок, проведенных в 2008 г. Омским филиалом Института... | | Омскийфилиа л В отчете представлены результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок, проведенных в 2009 г. Омским филиалом Института... |
| Российской Академии Наук Институт проблем нефти и газа со ран министерство... Председатель – Александр Федотович Сафронов, чл корр. Ран, председатель Президиума Якутского научного центра со ран, директор ИПНГ... | | Мероприятия Вторая международная научная школа для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям» (Школа... |
| Мероприятия Вторая международная научная школа для молодёжи «Прикладные математика и физика: от фундаментальных исследований к инновациям» (Школа... | | 4 Основные результаты научно-исследовательских работ, выполненных в 2008 году ивэп дво ран В истекшем году были получены следующие основные результаты законченных работ по направлениям исследований Программы фундаментальных... |
