«Нейтринная Физика» программа фундаментальных исследований президиума ран
Скачать 0.89 Mb.
|
CASTСотрудниками ИЯИ РАН в рамках коллаборации CAST (эксперимент по обнаружению солнечных аксионов, CERN) получены лучшие в мире ограничения на константы связей этих частиц. S.Andriamonje, … S.Gninenko et al. First results from the CERN axion solar telescope (CAST). Phys.Rev.Lett. 94 (2005) 121301 S.Andriamonje, … S.Gninenko et al. The CERN axion solar telescope (CAST): an update. Nucl.Phys.Proc.Suppl., 138 (2005) 41-44 CAST Collaboration (S. Andriasnonje, V. Arsov, A.S. Belov , N. A. Golubev, S. N. Gninenko et. al.,) First results from the CERN Axion Solar Telescope (CAST), Phys. Rev. Let. 94, 121301 (2005). б) Исследование нейтринных осцилляций в ускорительных экспериментах с длинной базой. Эксперименты К2К и Т2К” Работы в 2005 году велись по двум основным направлениям: 1) участие в эксперименте К2К (КEK-to-Kamioka) по поиску осцилляций мюонного нейтрино; 2) подготовка эксперимента следующего поколения по поиску осцилляций нейтрино T2K (Tokai-to-Kamioka). Эксперимент К2К (КEK-to-Kamioka). 1. Завершается анализ данных, накопленных в 1999-2004 г.г. Подтвержден эффект осцилляции мюонного нейтрино, во-первых, по дефициту зарегистрированных мюонных нейтрино на установке Супер-Камиоканде, а во-вторых, по искажению формы их энергетического спектра. Вместо ожидаемых 151+12-10 событий Супер-Камиоканде детектор зарегистрировал 107 мюонных нейтрино. Подгонка формы энергетического спектра мюонных нейтрино демонстрирует, что искажение формы спектра наилучшим образом описывается наличием осцилляции с параметрами sin22=1 и разностью квадратов масс нейтрино m2=(2.8) 10-3 эВ2 (уровень достоверности 90%). Отсутствие осцилляций исключается на уровне 4.1 (вероятность статистической флуктуации равна 0.0050%) 2. Проведено измерение когерентного рождения пионов при взаимодействии нейтрино с ядрами через заряженный ток при энергии около 1.3 ГэВ. Этот процесс является чувствительным тестом гипотезы частично сохраняющегося аксиально-векторного тока (PCAC). Экспериментальные данные, существующие в интервале энергий нейтрино от 7 до 100 ГэВ, находятся в хорошем согласии с моделью Рейна-Сегала, базирующейся на PCAC. Измерения, проведенные в К2К с использованием полностью активного детектора SciBar, не обнаружили когерентного рассеяния нейтрино при энергии около 1 ГэВ. В результате установлен верхний предел на отношение сечений когерентного рождения пионов в заряженных токах к полному сечению заряженных токов 0.6 x 10-2 (90% c.l.). Это первое экспериментальное ограничение на такой процесс при низких энергиях нейтрино. 3. Проведен анализ данных по поиску осцилляций мюонного нейтрино в электронное нейтрино. После обработки всех данных зарегистрировано одно событие, которое может рассматриваться как кандидат на переход e. В то же время, ожидаемый фон (примесь электронных нейтрино в пучке и восстановление одиночного фотона от распада 0 2) составил 1.63 события. Чувствительность к углу смешивания в прямом ускорительном эксперименте К2К пока примерно в 2 раза ниже, чем в реакторном эксперименте на исчезновение CHOOZ. 4. В 2005 начаты работы по полной реконструкции СуперКамиоканде. Сотрудники ИЯИ участвуют во всех этапах работы по восстановлению детектора в полном объеме. Эксперимент T2K (Tokai-to-Kamioka). Эксперимент планируется начать в 2009 г. на ускорителе J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex). который расположен в 295 км от Супер-Камиоканде (дальний детектор). Планируемые параметры ускорителя: энергия протонов - 50 ГэВ, интенсивность – 3.31014 протонов за сброс длительностью 3.5 с (0.75 МВт), средняя энергия нейтринного пучка – 0.8 ГэВ (пучок нейтрино смещен относительно направления протонов на 2-3 градуса – Off-Axis). В данный момент идет разработка ближнего детектора нейтрино, который будет расположен в 280 метрах от пионообразующей мишени (ND280-детектор). Основные результаты работы в 2005 году: 1. Предложен детектор мюонов высоких энергий на основе экструдированных пластических сцинтилляторов со спектросмещающими волокнами и микропиксельными фотодетекторами. Изготовлены первый реальные прототипы этого детектора, который будет установлен в магните ближнего (ND280m) детектора нейтрино. Проведены измерения параметров этого детектора на пучке пионов и протонов в КЕК в ноябре 2005 года. 2. Разработана вето система для on-axis детектора. Получена эффективность регистрации заряженных частиц более 99.8%. Детекторы обладают высоким световым выходом и хорошим временным разрешением. 3. Разработаны, изготовлены новые микропиксельные фотоприемники. Работа проводилась совместно с Центром перспективных технологий (Москва). Приборы размером около 1х1 кв.мм имеют 600 пикселей, каждый размером около 30 микрон. Получена эффективность регистрации фотонов 10-12% для зеленого света, шум менее 1 МГц, низкий cross-talk. Проведен высокотемпературный тест при рабочем напряжении, который позволил оценить время жизни этих фотодетекторов более 5 лет. В настоящее время продолжается интенсивное изучение этих приборов, которые рассматриваются в качестве базовых фотоприемников в ближнем детекторе эксперимента Т2К. Публикации в 2005 году
published in Phys. Rev. Lett.; hep-ex/0505069. Доклады на конференциях
at BEAUNE-05, France, June 19-24, 2005. Проект 1.6. «Низкофоновые эксперименты» Руководитель: В.В.Кузьминов 1. В 2005 году завершены все подготовительные работы и выполнена сборка новой низкофоновой установки для поиска 2К-захвата 78Kr и 124Хе. В состав установки входит слоистая низкофоновая защита с наружными размерами 100х100х200 см, изготовленная из 8 см борированного полиэтилена + 15 см Pb + 18 см Cu. Внутри медного блока размещён низкофоновый медный пропорциональный счётчик (МПС). Полный объём МПС равен 10,4 л., рабочий – 9,16 л. Максимальное рабочее давление газа в МПС равно 20 кг/см2. Медный блок загерметизирован с помощью полиэтиленовой плёнки. Изготовлена и подсоединена система продувки изолированного объёма парами жидкого азота для удаления воздуха, содержащего радиоактивный 222Rn. Трубопроводом МПС соединён со специально изготовленной газо-вакуумной установкой, предназначенной для откачки счётчика и заполнения его очищенными газами. Подготовлена регистрирующая аппаратура в составе: 2 блока высоковольтных фильтров; 2 зарядочувствительных предусилителя; блок низковольтного питания; блок высоковольтного питания; 3-х канальный усилитель-дискриминатор; регистрирующий комплекс на базе двухканального цифрового осциллографа ЛА-н20-12PCI, встроенного в персональный компьютер PENTIUM-II (450 МГц). Комплект аппаратуры позволяет осуществить съём сигнала с обоих концов анодной нити и запись их формы в память ПК. На данном этапе измерений сигналы снимаются только с одной стороны анода с целью снижения уровня шумов и наводок. Частота оцифровки выбрана равной 6,25 МГц. Подготовлены программы управления режимами работы ЦОС и обработки данных. Установка расположена в отдельном помещении подземной лаборатории Галлий-Германиевого нейтринного телескопа БНО ИЯИ РАН на глубине 4700 м в.э. Стены лаборатории покрыты низкорадиоактивным бетоном (~40 см) на основе дунита. Фон гамма-квантов по сравнению с голой выработкой снижен слоем бетона в ~8 раз. МПС заполнен до 4,51 ат. образцом криптона, обогащённым по 78Kr до 99,81% (произведён в ФГУП ПО «Электрохимический завод», г. Зеленогрск). Рабочее напряжение МПС равно 2400 В. Ожидается, что эффект от 2К-захвата 78Kr →78Se** будет проявляться в виде дополнительных к фону событий с распределением полной энергии в энергетическом окне 25,3±2,5 кэВ по трём точечно-подобным областям объёма МПС. Энерговыделения в этих областях задаются энергиями двух характеристических квантов, рождающихся при заполнении двойной вакансии на К-оболочке дочернего 78Se**, и суммарной энергией оже-электронов, возникающих при снятии остаточного возбуждения атома селена. Отбор трёхточечных событий осуществляется по результатам анализа формы записанных в память ПК импульсов. Анализ информации, накопленной за первые 159 час. измерений, показал, что в спектре отсутствуют события с нужным набором признаков. Это позволило установить наилучший в настоящее время предел на период полураспада 78Kr относительно 2К-захвата: Т1/2≥1,5∙1021лет (90% у.д.). Чувствительность установки к искомому процессу за один год измерений оценена равной 1∙1022лет (90% у.д.). Достигнутый уровень чувствительности позволяет проверить расчёты одной из трёх моделей, предсказывающих следующие значения периода полураспада 78Kr относительно 2К-захвата: 1) 4,7∙1021лет; 2) 4,7∙1022лет; 3) 6,2∙1023лет. В случае, если нулевой фон трёхточечных событий сохранится для большего времени наблюдений (t), экспериментальные ограничения возрастут пропорционально (t/t0)1/2. Набор статистики продолжается. Для выяснения потенциальных возможностей дальнейшего снижения фона МПС проводятся дополнительные исследования. - Проведено измерение собственного фона двух МПС на установке «136Хе», полностью аналогичных используемому в описываемом эксперимента. Все три МПС сделаны из металла одной партии и собирались последовательно по одной методике. В ходе измерений изучались возможности этих детекторов по определению степени очистки образцов естественного аргона от радиоактивного атмосферного изотопа 39Ar (объёмная активность ~1,7 Бк/м3Ar). Очистка аргона проведена методом изотопного разделения на ультрацентрифугах предприятием «Электрохимический завод». По данным предприятия степень очистки не хуже 100. Сравнивался фон счётчиков, заполненных до 4,8 ат. естественным аргоном и очищенным аргоном. Отношение скоростей счёта в интервале 15-150 кэВ составило ~2,7. Детальный анализ спектра фона МПС с очищенным аргоном показал присутствие большого количества событий от электронов, испущенных с внутренней поверхности меди ( поверхностный источник ). Эти события имеют максимальную длительность фронта. Сравнение распределений событий для ест.Ar и оч.Ar по длительности фронта в области максимального отличия позволило получить оценку степени очистки на уровне 20. Форма спектра с оч.Ar позволила предположить, что в основном поверхностные электроны рождаются в цепочке распада 210Pb→210Bi→210Po→206Pb(стаб.) Изотоп 210Pb (Т1/2 = 21,8 года) мог накопиться в поверхностном слое внутренней стенки медного корпуса от распада 222Rn за время хранения медных деталей на воздухе. Для проверки предположения о том, что это истинно поверхностный источник, было проведено измерение формы спектра альфа-частиц, которые испускаются при распаде 210Ро. В случае равномерного распределения источника в меди спектр имеет вид плоской ступеньки. Для поверхностного источника в спектре должна присутствовать линия. Измерения подтвердили предположение о том, что источник поверхностный. Данный вывод позволяет надеяться, что в эксперименте с 78Kr дополнительная очистка внутренней поверхности корпуса МПС механическим или химическим способом с соблюдением мер предосторожности против повторного загрязнения радиоактивными изотопами позволит снизить фон по крайней мере в ~10 раз, что приведёт к росту чувствительности в ~3 раза. Оценить необходимость такой модернизации пока не представляется возможным, поскольку отбор трёхточечных событий и без этого снижает фон до нуля. - Подготовлена экспериментальная установка для проверки возможности имитации трёхточечного события от 2К-захвата 78Kr внешним гамма-квантом с энергией, близкой к области ожидаемого эффекта. Предполагается на модернизированном счётчике СРПО-309, заполненном криптоном, с бериллиевым окном большой площади (7х20 см2) провести регистрацию с помощью ЦОС характеристического излучения, возбуждаемого гамма-квантами с энергией 59,6 кэВ (241Am) в мишенях Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Cs, Ba. Энергии характеристических фотонов К-серии этих элементов перекрывают диапазон 22,0-37,3 кэВ с шагом ~0,2-0,8 кэВ. Для каждого спектра предполагается провести анализ количественного соотношения одно-, двух- и трёх-точечных событий. - Для идентификации источника происхождения возможного сигнала в области 25,3±2,5 кэВ в ФГУП ПО «Электрохимический завод» заказан образец естественного криптона (содержание 78Kr ≤ 1%), очищенный от радиоактивного 85Kr до уровня чистоты образца 78Kr. Образец будет использован для измерения собственного фона МПС. Договор на изготовление образца ест.Kr финансируется из средств программы (300 тыс. руб). На средства программы закуплены источники высокого напряжения и две платы ЛА-н20-12PCI (95 тыс. руб). Продолжались механические работы по изготовлению деталей сверхнизкофонового спектрометра с ППД из сверхчистого германия, предназначенного для измерения радиационной чистоты материалов экспериментальной установки. 2. Публикации Первые результаты работы доложены на международной конференции «NANP’05», 20-25 июня, г.Дубна. В журнал «Ядерная физика», где будут опубликованы труды, подана статья Yu. Gavriljuk, V. Gavrin, A. Gangapshev, V. Kuzminov, N. Osetrova, S. Panasenko, S. Ratkevich, A.. Shubin , G. Skorynin, I. Pul’nikov, A. Ryabukhin. “New stage of a search for the 2K(2ν)-capture of 78Kr”, Proceedings of the V-th International Conference on NON-ACCELERATOR NEW PHYSYCS “NANP’05”, June 20-25, 2005, Dubna, Russia, (в печати). 3.Участники проекта:
Проект 1.7. «Поиск массы нейтрино прямым методом в бета-распаде трития» Руководитель: ак. В.М.Лобашев Реферат Исследования направлены на решение фундаментальной проблемы генерации масс фермионов вне стандартной модели. Цель работы - поиск массы электронного нейтрино и прецизионное исследование свойств основных систематических эффектов, обнаруженных в предыдущих экспериментах ниже граничной точки бета спектра трития. Получены нетривиальные результаты при исследовании плазменных флюктуаций в источнике трития с помощью 83Kr. Предложен эффективный вариант модернизации установки, позволяющий улучшить энергетическое разрешение в 3 раза и светосилу в 2 раза. Модернизация установки «Троицк ню-масс» подходит к этапу завершения. |
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... |
