Программа Президиума РАН «Нейтринная физика» Отчет лабораторий РХМДН ОЛВЭНА и ГГНТ БНО 2007
реклама
Программа Президиума РАН «Нейтринная физика» Отчет лабораторий В.Н.Гаврин РХМДН ОЛВЭНА и ГГНТ БНО 2007 Программа Президиума РАН «Нейтринная физика» Отчет лабораторий РХМДН ОЛВЭНА и ГГНТ БНО 2007 Проект « Галлий-германиевый нейтринный телескоп » (Эксперимент SAGE) Номер государственной регистрации 01.2.00 305503 Участники проекта: Институт ядерных исследований РАН, Лос Аламосская национальная лаборатория, США Университет Вашингтон, США Количество научных сотрудников: Количество сотрудников: Период выполнения проекта: 12 69 (30 – дежурный персонал) 1990.01-2012.12 Проект «Галлий-германиевый нейтринный телескоп» 1) Измерение потока солнечных нейтрино Галлий-германиевым нейтринным телескопом (ГГНТ). 2) Регенерация галлия, периодическое восстановление массы активной части мишени (руководитель – с.н.с. Е.П. Веретёнкин). 3) Исследование свойств нейтрино (антинейтрино) на ГГНТ с искусственными источниками нейтрино и антинейтрино. 4) Исследование возможности создания электронного детектора реального времени. Номер государственной регистрации 01.2.007 00196 а) Неактивированные кристаллы LiF (руководитель - к.ф.м.н., н.с. В.В.Горбачев). б) Объёмные полупроводниковые кристаллы (руководитель - к.ф.м.н., н.с. Ю.П.Козлова). 5) Спектрометр быстрых нейтронов (руководитель - н.с. Д.Н. Абдурашитов). Номер государственной регистрации 01.2.00 305505 Публикации 2007 года 1. Artificial Neutrino Source Based on the 37Ar Isotope, Physics of Atomic Nuclei, v.70, №2 (2007) 300. 2. Measurement of the Activity of an Artificial Neutrino Source Based on 37Ar, Physics of Atomic Nuclei, v.70, №2 (2007) 311 . 3. Development of a Segmented Fast Neutron Spectrometer, Physics of Atomic Nuclei (2007) v.70, No.1, 133-139. 4. Synthesis Solute Diffusion Growth of Bulk GaAs: Effects of Growth Temperature and Stoichiometry. Solid-State Electronics, V. 51, Issue 7 (2007) 1039-1046. 5. Морфологические и структурные особенности квазиподложек GaN, выращенных на сапфире методом хлоридно-гидридной эпитаксии, Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. В печати. 6. Секционный neutrino спектрометр быстрых нейтронов, препринт ИЯИ 1186 (2007) 7. Radiochemical solar neutrino experiments, http://www.arXiv.org/abs/nucl-ex/0703012 В 2007 году на международных конференциях представлено 5 докладов 1. V.N. Gavrin “Radiochemical solar neutrino experiments”, the XIVth International School on Particles and Cosmology, Baksan Valley, Russia, April 16-21, 2007. 2. A.A. Shikhin “Segmented high resolution fast neutron spectrometer: present status, response function”, the XIVth International School on Particles and Cosmology, Baksan Valley, Russia, April 16-21, 2007. 3. V.N. Gavrin “Radiochemical solar neutrino experiments”, the XIIIth International Lomonosov Conference of Elementary Particle Physics, Moscow, Russia, August 23-29, 2007. 4. V.N. Gavrin «Академик Г.Т.Зацепин», International Conference “Cosmic Rays Physics and Neutrino Astrphysics Problems” (in honour of Academician G. Zatsepin 90th Jubilee), Moscow, Russia, 28-29 May 2007. 5. V.N. Gavrin “SAGE: status and future”, the Xth International Conference on Topics in Astropraticle and Underground Physics (TAUP2007), Sendai, Japan, 11-15 September 2007. На российских конференциях представлен 1 доклад 1. В.Н. Гаврин. «Солнечные нейтринные эксперименты», Баксанская Молодежная Школа экспериментальной и теоретической физики, Баксанское ущелье, Россия, 16-21 апреля 2007 года. 51Cr 37Ar GALLEX Cr-1Gallium metal Gallium chloride solution 1.00+0.11-0.10 (GALLEX) SAGE Cr (1) (2) 0.95 ± 0.12 mGa (tons) mof target (kg) enrichment (% 50Cr) source specific activity (KCi/g) source activity (MCi) expected rate R = pmeasured/ppredicted Rcombined 30.4 35,5 38,6 30.4 35,5 38,6 0,048 0,052 13.1 0,513 92,4 0.90±0.07 Weighted average 13.1 0.92±0.06 330 96,94% 40Ca (natural Ca) 1,01 92,7 GALLEX Cr-2 0.81 ± 0.10 0,52 1,71 1,87 11,7 12,7 1.0±0.11 0.81±0.10 (SAGE) Weighted average SAGE Ar 0.79+0.09-0.10 0,41 14,0 0.95±0.12 13,9 0.79±0.1 0.88±0.05 0.86±0.08 37 51 Cr (27.7 days) 427 keV (9.0%) 432 keV(0.9%) 320 keV 51 V Ar (35.4 days) 747 keV (81.6%) 752 keV(8.5%) 813 keV (9.8%) 811 keV(90.2%) 37 Cl (stable) Measurement of source activity Summary of source strength measurements Summary of different activity measurements. The stated uncertainty includes all known systematics. Measurement Activity (kCi 37Ar at method 04:00 on 30 April 2004) ________________________________________________________________ Volume of gas Mass of gas Calorimetry at Zarechny Calorimetry at Baksan Proportional counter Isotopic dilution 409 ± 6 412 ± 4 401 ± 4 422 ± 9 405 ± 4 410 ± 5 The six completed activity measurements are given in the Table. These measurements are adopted in the weighted average, 409 ± 2 kCi. The source experiments with Ga * The weighted average value of R is 0.88 ± 0.05, more than two SD less than unity. * If the contribution of these two excited states to the predicted rate is set to zero, then R = 0.93 ± 0.05, reasonably consistent with unity. * We believe that, although not statistically conclusive, the combination of these experiments suggests that the predicted rates is overestimated. The most likely hypothesis is that the cross sections for neutrino capture to the lowest two states in 71Ge, both of which can be reached using either 51Cr or 37Ar sources, have overestimated. * A new experiment«Пророков with a considerably higher rate from the – нет в отечестве своем, neutrino source is planned now to settle this question. Но и в других отечествах – не густо» From: Wolfgang Hampel <[email protected]> To: [email protected], [email protected], [email protected] Date: Wednesday, March 28, 2007, 4:33:48 PM Subject: Ga source experiments Dear Bruce, Vladimir and Wick, I have received Vladimir's email concerning all source results with great interest. This is also because we are just in the progress to reevaluate the GALLEX data, mainly for two reasons: (1) all officially published GALLEX data (in contrast to the case of GNO) have so far been analysed by means of the simple 10-70% rise time pulse shape analysis. My PhD student Florian Kaether who was also involved in the BNO-LNGS project has developed a more sophisticated pulse shape analysis suited tobe applied to the rather noisy GALLEX pulse shapes; (2) many counter efficiencies have been measured directly only after the end of GALLEX, they thus have not been used in the officially published GALLEX data. Reanalysing the GALLEX data from the 2 source experiments yields for the ratio R = 0.90 +/- 0.09 (preliminary, the systematic errors have not been finalized so far). This ratio is very close to the (unpublished) numbers which you quote in your 37Ar paper. Taking the GALLEX data alone we are much less than 1 sigma away from the expectation value 0.95 (without contributions from the first two excited states) and a little bit more than 1 sigma away from 1.00 (including the excited state contribution). Including also the SAGE source results, especially your 37Ar source experiment yields R = 0.88 +/- 0.05, as you state in your 37Ar paper. I fully agree to the conclusion in your paper, namely that this basically indicates the absence of the 5% contribution from the first two excited states to the 71Ga capture cross section. Wick, in your email to Vladimir you raised the question whether the ground state cross section may be slighly in error. As you state, we have measured a long time ago the halflife and the Q(EC) value of the 71Ge decay. Later (in the frame of the 17 keV neutrino discussion) several other groups have remeasured Q(EC) and found in most cases values in agreement with our number but with smaller errors. Therefore the input data to John Bahcall's cross section calculation are in my opinion okay. Thus the B(GT) value of the ground state transition is known to better than 1%. To conclude: the source experiments on Ga (especially after the GALLEX 71As experiment) have measured the contribution of the first two excited states to the 71Ga capture cross section and found this contribution to be rather small. If we believe this, then the consequence should be to reduce the 7Be contribution to the expected rate from SSM for Ga by 6% (which according to John's paper is the contribution of the first two excited states to the 7Be capture cross section derived from the (p,n) experiments). I would be glad to hear your opinions about these points. With very best regards, Wolfgang. 51Cr Gallium chloride solution (GALLEX) (1) (2) mGa (tons) mof target (kg) enrichment (% 50Cr) source specific activity (KCi/g) source activity (MCi) expected rate R = pmeasured/ppredicted Rcombined 37Ar Gallium metal 30.4 35,5 38,6 30.4 35,5 38,6 13.1 0,513 92,4 0,048 0,052 1,01 (SAGE) 13.1 330 96,94% 40Ca (natural Ca) 92,7 1,71 1,87 0,52 0,41 11,7 12,7 14,0 13,9 1.0±0.11 0.81±0.10 0.95±0.12 0.79±0.1 0.90±0.09 0.90±0.07 0.94±0.07 0.86±0.08 37 51 Cr (27.7 days) 427 keV (9.0%) 432 keV(0.9%) 320 keV 51 V Ar (35.4 days) 747 keV (81.6%) 752 keV(8.5%) 813 keV (9.8%) 811 keV(90.2%) 37 Cl (stable) Without contributions from the first two excited states 0.95±0.05 Weighted average Including contributions from the first two excited states R = pmeasured/ppredicted Rcombined 1.0±0.11 0.90±0.09 0.94±0.07 0.95±0.12 0.90±0.05 0.79±0.1 0.86±0.08 37 51 Cr (27.7 days) 427 keV (9.0%) 432 keV(0.9%) 320 keV 51 V Ar (35.4 days) 747 keV (81.6%) 752 keV(8.5%) 813 keV (9.8%) 811 keV(90.2%) 37 Cl (stable) Результат 1 Результаты измерения скорости захвата нейтрино на Ga от K-захватных нуклидов 51Cr и 37Ar в экспериментах с искусственными источниками нейтрино на Галлийгерманиевом нейтринном телескопе привели к заключению, что вклад первых двух возбужденных состояний 71Ge в сечение реакции захвата нейтрино на галлии близок к нулю и, следовательно, общепринятая величина вклада нейтрино от распада 7Be в Солнце в ожидаемую скорость захвата на Ga до настоящего времени была завышена на 6%. SAGE Measurement of the solar neutrino capture rate with gallium metal. 71Ga(v, e-)71Ge, Eth = 0.233 keV Presently SAGE is the only experiment sensitive to the pp neutrinos It is one of the longest almost uninterrupted time of measurements among solar neutrino experiments 18 year period (1990 – 09.2007): 166 runs, 306 separate counting sets Results: 65.6+3.2-3.1 +3.5-3.2 SNU or 65.6+4.7-4.5 SNU All extractions as function of time Combined results for each year SAGE continues to perform regular solar neutrino extractions every four weeks with ~50 t of Ga Ri i¤ Piee i Table of factors needed to compute the capture rate in 71Ga solar neutrino experiments. * The units of flux are 1010 (pp), 109 (7Be), 108 (pep, 13N, 15O), 106 (8B, 17F), 103 (hep) cm-2 s-1. The uncertainty values are at 68% confidence. 65.6 ± 4.6 77.5 ± 7.7 62.9 ± 5.9 SAGE + GALLEX + GNO → 67.6 ± 3.7 SNU Excellent agreement * http://arXiv.org/abs/nucl-ex/0703012 Результат 2 Объединенный анализ, законченных счетом измерений на Галлий-германиевом нейтринном телескопе за 17-летний период с января 1990 по декабрь 2006 года дает величину потока 66.2±4.6 солнечных нейтринных единиц. Для сравнения с теорией, в 2007 году на основе Стандартной Солнечной Модели с учетом нейтринных осцилляций и результатов экспериментов с искусственными источниками нейтрино был выполнен расчет ожидаемой величины потока. Полученная величина потока 67.3±3.7 солнечных нейтринных единиц, прекрасно согласуется с измеренной на телескопе. THE pp NEUTRINO FLUX [pp+7Be+CNO+pep+8B|Ga] = 67.6 ± 3.6 SNU from 288 solar neutrino extractions in the SAGE and GALLEX/GNO experiments [8B|SNO] = (1.68 ± 0.11) ×106 νe/(cm2 s-1) → [8B|Ga] = 3.7 +1.2 -0.7 SNU [pp+7Be+CNO+pep|Ga] = 64.0 +3.7-3.3 SNU [7Be+CNO+pep+8B|Cl] = 2.56 ± 0.23 SNU [8B|Cl] = 1.72 ± 0.14 SNU → [7Be+CNO+pep|Cl] = 0.84 ± 0.27 SNU [7Be+CNO+pep|Ga] = [7Be+CNO+pep|Cl] × ( 7 Be , Ga) / ( 7 Be , Cl ) = 23.9+7.9-7.6 SNU [7Be+CNO+pep|Ga] = 23.9+8.1 -8.0 SNU [pp|Ga] = [pp+7Be+CNO+pep|Ga] - [7Be+CNO+pep|Ga] = 40.1 +6.6 -9.0 SNU → the measured electron neutrino pp flux at Earth of (3.41 +0.76-0.77) × 1010/(cm2 s-1) (5.94 ± 0.06) × 1010/(cm2 s-1) (SSM) ×( 0.038 Piee 0.555( 1 0.040 ) ) = (3.30 +013-0.14) × 1010/(cm2 s-1) Excellent agreement Результат 3 Галлий-германиевый нейтринный телескоп Баксанской нейтринной обсерватории в настоящее время является единственным в мире телескопом, обеспечивающим измерение скорости фундаментальной протон-протонной реакции термоядерного синтеза в Солнце, в которой генерируется подавляющая часть солнечной энергии, а также рождается подавляющая часть нейтринного потока. На основе результатов, полученных в измерениях на Ga с использованием результатов всех солнечных экспериментов, нами была получена величина потока электронных нейтрино от pp реакции, приходящих на Землю, (3.4+0.76 -0.77) 1010 /см2-сек, которая хорошо согласуется с ожидаемой величиной (3.3+0.13-0.14)1010 /см2-сек, вычисленной на основании Стандартной Солнечной Модели c учетом нейтринных осцилляций. Полученное в исследованиях телескопе своем, – «Пророков нет в на отечестве экспериментальное подтверждение теоретических представлений об Но и в других отечествах – не густо» основных процессах, протекающих в Солнце, а также о нетривиальных, таких как осцилляции, свойствах нейтрино, является выдающимся достижением последнего времени. Thought you would like to know the good news that Dave Wark has been Thought you would like Royal to knowSociety. the good news that Dave Wark has been elected a Fellow of the elected John a Fellow of the Royal Society. John >> >> >> Professor David Lee Wark >> >>Professor David Lee Wark >> >> Professor of Physics, Blackett Laboratory, Imperial College London >> Professor of Physics, Blackett Laboratory, Imperial College London >> and Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton >> and Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton >> Laboratory >> Laboratory >> Professor David Wark is an internationally renowned authority on >> Professor David Wark is an internationally renowned authority on >>neutrino neutrino physics. is distinguished for his >> physics. He isHe distinguished for his work on awork series on of a series of >>groundbreaking groundbreaking neutrino experiments, SAGE the solar >> neutrino experiments, including including SAGE the solar >>neutrino neutrino experiment, first showed >> experiment, whichwhich first showed that therethat was athere deficitwas a deficit >>ofofneutrinos neutrinos the proton-proton solar and more recently >> fromfrom the proton-proton solar cycle and cycle more recently >>ononthethe Sudbury Neutrino Observatory Canada, whereco-he became co>> Sudbury Neutrino Observatory in Canada,inwhere he became >>spokesman. spokesman. >> 1990 - SAGE shows greatly suppressed Ga rate 1990 - Start of construction of SNO David Sinclair, May 2007 If one assumes the rate in Gallex-GNO varies linearly in time then the best fit gives [Capture rate = 82 ± 10 - (1.7 ± 1.1) × [t(year) - 1990] Altmann M et al. 2005 Phys Lett B 616] time variation with without χ2/dof 10.8/5 13.2/6 prob 5.6% 4.0% χ2/dof 11.7/16 11.4/17 prob 76% 83% At the present time we cannot differentiate between these two hypotheses, but it should become possible to do so with additional data. Что изменилось в мире после регистрации нейтрино. После результатов эксперимента SAGE Нейтрино: 1. Ключевая роль в нашем понимании слабых взаимодействий, физики элементарных частиц, эволюции Вселенной; 2. Ключевая роль в понимании необходимости выхода за пределы Стандартной модели элементарных частиц; 3. Самая распространенная форма материи во Вселенной вслед за фотонами; 4. Роль в нуклеосинтезе: нейтрино ответственны за образование тяжелых элементов – основы окружающего мира (в т.ч. и жизни); 5. Влияние на формирование галактик; 6. Влияние на процессы в тяжелых звездах. Исследование нейтрино – тема экспериментальная. Все перечисленные пункты установлены после соответствующих экспериментов. Начиная с введения новой частицы Паули, вариантов описания ее Дираком-Вейлем-Майораной, предположением Понтекорво об осцилляциях и др. Солнечные нейтрино: 1. Здесь впервые появились осцилляции – предложены для объяснения дефицита; 2. Подтверждение гипотезы о термоядерном источнике энергии в звездах. SAGE (результаты прекрасно подтверждены другими Ga экспериментами – GALLEX и GNO): 1. Подтвердили дефицит – явление систематическое; 2. Другое значение дефицита – зависимость эффекта от энергии; 3. Единственное прямое доказательство pp-цепи; 4. Ввели технику искусственных источников нейтрино; 5. Единственная техника регистрации нейтрино малых энергий (не только солнечных). Перечисленные выше пункты составляют реальный вклад Ga-экспериментов в реальную физику. Нейтрино-Антинейтрино ГГНТ ν. РЕАКТОР СМ-3 2 МКи 51Cr -> 50Cr (92.4% ) 2300 г R ~ 3-4% МЫ ИМЕЕМ: ~ 600 г 50Cr (92.4% ), из которых ~520 г находятся В РК Кол-во ячеек Номера ячеек M, г Fr, см-2с-1 Ft, см-2с-1 Tng, К A, МКи A через 10 сут, МКи 1 1 84.86 9.30E+13 1.91E+15 520 0.27 0.21 3 1,2,3 254.58 1.05E+14 1.46E+15 537 0.62 0.48 5 4,6,8,10,12 424.29 9.73E+13 1.26E+15 534 0.90 0.70 9 4-12 763.73 1.01E+14 9.73E+14 557 1.26 0.98 8 13,15,17,19, 21,23,25,27 678.87 9.79E+13 1.05E+15 549 1.20 0.94 15 13-27 1272.88 1.02E+14 7.76E+14 592 1.66 1.29 27 1-27 2291.18 1.06E+14 5.35E+14 657 2.03 1.58 14 все нечётные 1188.02 9.91E+13 8.27E+14 567 1.67 1.30 18 1-3 и 13-27 1527.45 1.02E+14 7.36E+14 596 1.89 1.47 19 1-3, 5 в среднем ряду, 13-27 1951.74 1.01E+14 6.10E+14 621 2.01 1.56 Нейтрино-Антинейтрино ГГНТ ~ ν. α2 ≡ σ~ν / σν α < 10-2 R.Davis Год публ. Реактор Поток νe νe/см2 c Объем мишени (n) Фон счетчика σ Экспер. (см2) Примечание 1955 /1/ Брукхейвен (3-4) · 1011 200 3900 0,15-0, 25 шт/мин ≤ 2 · 10-42 Обнаруженный 37Аг отнесен за счет генерации его космическим излучением (p + 37Cl → 37Ar + n) 1956 /2/ СаваннаРивер ~ 1013 3900 30-60 шт/день ≤ 0,9 · 10-45 Бак защищен от космических лучей 1957 /3/ СаваннаРивер ~ 1013 3900 7-10 шт/день ≤ 0,9 · 10-45 Бак защищен 4 м бетона. Проведены контрольные эксперименты ≤ 0,25 · 10-45 Краткое упоминание о проводимых работах 1959 /4/ 11400 Candidates for antineutrino source 32P Q=1.710 MeV T1/2=14,29 d 123Sn 2 exp 2 10 3 170Tm Q=0.968 MeV T1/2=128,6 d Q=1.410 MeV theor T1/2=129,2 d ~e e 71Ga+ → 71Ge+e– (“direct measurements”) ~ ν. Нейтрино-Антинейтрино ГГНТ Измерения интенсивности взаимодействия с ядрами антинейтрино от внешнего источника существенно отличаются от измерений 2β(0ν)-распадов: (1) не зависят от свойств ядер и их стабильности по отношению к β-распаду; (2) в таких измерениях строго определена энергия частиц; (3) в условиях 2β(0ν)-распада нейтрино являются виртуальными частицами с произвольной энергией; (4) существует пространственное разделение между точками рождения и взаимодействия частиц (в точечном случае взаимодействие может происходить с рождением и поглощением массивных частиц). 1 моль 170Tm ~ 35 кКи Φn ~ 3 x 1015 см-2 с-1 тепловыделение 1 МКи - 2 кВт 6.5 МКи 170Tm: за 20 экспозиций по 10 суток -> α < 10-3 Детектор LiF (руководитель к.ф.м.н. н.с. В.В. Горбачев) Оценка скоростей взаимодействия нейтрино с мишенью LiF массой 100 т Источник q, МэВ Tmax, МэВ pp pep hep 7 Be 7 Be 8 B 13 N 15 O 17 F Σ <0.420 1.442 <18.773 0.862 0.384 <15.0 <1.199 <1.732 <1.740 0.261 1.225 18.52 0.665 0.231 14.5 0.988 1.509 1.517 Поток ν, 1010 см-2с-1 6.0 0.014 8·10-7 0.47·0.90 0.47·0.10 5.8·10-4 0.06 0.05 5.2·10-4 σνe , 10-46 см2 11.6 112 884 59.3 19.6 608 46.5 71.9 72.2 Скорость счета, сут-1 167 3.8 0.0017 60 2.2 0.8 6.7 8.6 0.1 ~250 Детектор LiF (руководитель - к.ф.м.н., н.с. В.В. Горбачев) 1. Создание технологических систем для исследования кристаллов LiF: 1) создание вакуумной камеры с системой охлаждения до –200оС, 2) наладка и запуск электроники для регистрации сцинтилляционного излучения в режиме совпадений. 2. Исследование свойств сцинтилляционного излучения неактивированных кристаллов LiF. 3. 1) интенсивность излучения в зависимости от температуры, 2) форма импульсов, 3) возможность использования шифтера, 4) исследование прозрачности, отражений и поглощения излучения на границах кристалла Полупроводниковые детекторы ионизирующих излучений на основе соединений Ga и Se (руководитель - к.ф.м.н., н.с. Ю.П.Козлова) GaN – отсутствие развитой технологии выращивания объемных кристаллов; GaSe, In2Se3 – слоистость и низкая твердость кристаллов; CdSe – большие токи утечки, отсутствие собирания генерированных зарядов. -1500 -1000 -500 80 500 1000 1500 -0,5 -1,0 U(V) ВАХ структуры Au-ZnSe-Al 1000 900 800 200V 700 400V Скорость счета 600V 600 ССЕ, % FWHM, % 70 2000 ССЕ, %; FWHM, % -2000 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 I(pA) Детекторные свойства ZnSe 60 50 40 30 20 10 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Смещение, B 800V 500 1000V 400 1200V 300 1400V 200 1600V 100 Зависимость эффективности собирания зарядов и разрешения пиков от приложенного смещения для структуры Au-ZnSe-Al 0 1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 Номер канала (239Pu, Спектры от альфа-частиц Еa = 5.5 МэВ), полученные на структуре Au-ZnSe-Al при различных смещениях. CCЕ – 50 % при толщине структуры 2 мм Детекторные свойства Ga2Se3 № Состав Размеры кристалла, мм Удельное сопротивление , Омсм, (ИФТТ) Удельное сопротивление , Омсм, (ГИРЕДМЕТ) Подвижность носителей е, см2/Вс, (ГИРЕДМЕТ) Концентрация носителей, n, см-3 (ГИРЕДМЕТ) б/ № Ga2Se3:Mn (0,2 %) 15×80 - - 6 Ga2Se3 15×80 2,1×107 - 7 Ga2Se3 15×80 7,0×106 5107 22 5.7109 8 Ga2Se3 28×105 2,2×107 1.8108 7.3 4.9109 9 Ga2Se3 Линия GaSe 28×90 2,1×108 - 10 Ga2Se3 36×127 2,5×108 7.8107 13.3 6.1109 б/ № Ga2Se3:Mn (2 %) 15×80 - - Нанесение металлических контактов: Au – рабочий контакт (Шоттки), Ti, In – тыльный (омический) контакт. 2008 год: 1,0 * оптимизация структуры тестовых детекторов на основе ZnSe и Ga2Se3 (формирование новых контактов); 0,8 0,6 I, A Внешний вид слитка Ga2Se3 №10 0,4 * усовершенствование технологии выращивания монокристаллов Ga2Se3; 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 U, V ВАХ структуры Au-Ga2Se3(6)-In. 50 * измерение спектроскопических, вольтамперных и сцинтилляционных характеристик тестовых детекторов при комнатной и пониженной температурах. Спектрометр быстрых нейтронов (руководитель - н.с. Д.Н. Абдурашитов) Функция отклика при полном поглощении BC-523 (Bicron) Ø12.7x7.6 см2 Жидкий органический сцинтиллятор с добавкой 5% бора (естеств.) ФЭУ Hamamatsu R1512 (T. Aoyama et al, NIMA 333 1993, 492) Классический пример простого детектора (органика+ФЭУ) с функцией захвата замедлившихся нейтронов имеет широкий отклик с двумя несимметричными пиками, причем относительная интенсивность пиков изменяется с энергией нейтронов. Причина такого поведения заключается в нелинейности световыхода органических сцинтилляторов на фоне множественности протонов отдачи. Секционный спектрометр быстрых нейтронов высокого аппаратного разрешения Раздельная регистрация протонов отдачи в изолированных сегментах с последующим восстановлением энергии нейтрона – ключ к решению проблемы Простой дизайн – цилиндрические секции • • • Комбинация из 16 оптически изолированных секций-сегментов Жидкий сцинтиллятор с добавкой 6Li (альтернатива - счетчики 3He) Триггер – срабатывание 2-х и более секций в пределах 30 нсек Отклик пилотного варианта на 14 МэВ нейтроны Отклик пилотной версии секционированного спектрометра без функции полного поглощения (без добавки 6Li) Отклик обычного детектора с добавкой бора Что сделано • Новый корпус – легкий и компактный, механическая точность • Новые секции – изготовлены с повышенной точностью Возможное применение спектрометра: • исследования фона быстрых нейтронов в подземных экспериментах по поиску двойного бета-распада и частиц темной материи • измерение потоков быстрых нейтронов в космосе (вспышки на Солнце) • измерение вклада быстрых нейтронов в мощность дозы на ускорителях и атомных станциях Уважаемый В.Н.Гаврин! В ответ на Ваше письмо от 4.10.2007 г. по вопросу сооружения выработки больших размеров (диаметр 50, длина 100 м на глубине 2400 м) в Баксанской нейтринной лаборатории сообщаю следующее. ВНИМИ может выдать рекомендации о возможности сооружения выработки с указанными Вами параметрами. Для этого нам необходимы сведения: о структуре пород, их прочности, влиянии на нее агрессивной среды, наличии тектонических разломов вблизи закладываемой выработки, величинах конвергенции кровли и почвы в уже существующих выработках. При отсутствии таких сведений первым этапом работы ВНИМИ будет изучение физико-механических свойств пород и получение указанных характеристик. После чего необходимо провести расчеты и обосновать тип и параметры крепи, обеспечивающие устойчивость данной выработки. Ориентировочная стоимость данной работы при наличии перечисленных сведений составит – 2 млн. рублей, а при их отсутствии – 3,5 млн. рублей. Сроки выполнения данной работы соответственно в первом случае – 6-8 месяцев, во втором случае – 1,5 года. В случае Вашей заинтересованности необходим официальный запрос в адрес руководства нашего института. С уважением, Зав. лабораторией геомеханики докт. техн. наук, профессор М.А.Розенбаум Спасибо за внимание! Заместителю директора по научной работе С.П.СМИРНОВУ Глубокоуважаемый Сергей Павлович, Баксанская обсерватория Института ядерных исследований РАН выполняет программу фундаментальных исследований на нейтринных телескопах, размещенных в подземных лабораториях. Обсерватория расположена в Кабардино-Балкарии, в Приэльбрусье, в Баксанском ущелье, в 30 км от г. Тырныауз. Подземные лаборатории размещены на различных расстояниях от поверхности вдоль двух штолен, уходящих вглубь горы Андырчи под небольшим углом к горизонту. Расстояние между штольнями 50 метров. Штольни соединены между собой четырьмя сбойками. Сечение штолен в проходке ~ 14.5 м2, высота ~ 3.5 м, ширина в основании ~ 4.5 м. Основные объемы горных выработок Обсерватории пройдены в кристаллических сланцах (кислые магматические породы), в которых встречаются кварцевые жилы и пластовые инъекции гранита. Лаборатория наиболее глубокого заложения - Галлий-Германиевого Нейтринного Телескопа (лаборатория ГГНТ) расположена на расстоянии 3.5 км от устья штольни. Мощность покровных пород над камерой ГГНТ - 2100 м, температура окружающей породы +38.3 С. Подземные воды слабощелочные, обладающие очень слабой сульфатной агрессивностью по отношению к бетону, содержат сероводород. В районе комплекса лаборатории ГГНТ предполагается проявление гидростатического давления. В качестве меры предосторожности было выполнено бурение дренажных разгрузочных скважин по контуру выработки камеры телескопа. Лаборатория ГГНТ представляет собой камерную выработку цилиндрической формы длиной 60 м, диаметром 15 м, шириной в основании 12 м и высотой 10 м (объем ~ 7000 м3). Вспомогательное оборудование инженерных систем (электроподстанция, система кондиционирования, вытяжной вентиляционный агрегат и пр.) размещаются в отдельных горных выработках, смежных с лабораторией. Дальнейшее развитие программы исследований в Обсерватории требует создания подземных лабораторий значительно большего объема для размещения телескопов нового поколения. В связи с этим возникла необходимость рассмотреть возможность создания в Баксанской нейтринной обсерватории на расстоянии ~ 4 км от устья штольни камерной выработки ориентировочно круглого сечения с размерами: диаметр 50 м, длина 100 м. Обращаюсь к Вам с просьбой рассмотреть принципиальную возможность сооружения такой лаборатории. Заведующий лабораторией ГГНТ В.Н.Гаврин Что изменилось в мире после регистрации нейтрино Нейтрино 1. Ключевая роль в нашем понимании слабых взаимодействий, физики элементарных частиц, эволюции Вселенной; 2. Ключевая роль в понимании необходимости выхода за пределы Стандартной модели элементарных частиц; 3. Самая распространенная форма материи во Вселенной вслед за фотонами; 4. Роль в нуклеосинтезе: нейтрино ответственны за образование тяжелых элементов – основы окружающего мира (в т.ч. и жизни); 5. Влияние на формирование галактик; 6. Влияние на процессы в тяжелых звездах. Исследование нейтрино – тема экспериментальная. Все перечисленные пункты установлены после соответствующих экспериментов. Начиная с введения новой частицы Паули, вариантов описания ее ДиракомВейлем-Майораной, предположением Понтекорво об осцилляциях и др. Солнечные нейтрино 1. Здесь впервые появились осцилляции – предложены для объяснения дефицита; 2. Подтверждение гипотезы о термоядерном источнике энергии в звездах. Что изменилось в мире после регистрации нейтрино Результаты SAGE прекрасно подтверждены другими Ga экспериментами – GALLEX и GNO): 1. Подтвердили дефицит – явление систематическое; 2. Другое значение дефицита – зависимость эффекта от энергии; 3. Единственное прямое доказательство pp-цепи; 4. Ввели технику искусственных источников нейтрино; 5. Единственная техника регистрации нейтрино малых энергий (не только солнечных). Перечисленные выше пункты составляют реальный вклад Ga-экспериментов в реальную физику. Последние 3 пункта никем даже не повторены, т.е. они остаются уникальной заслугой именно Ga-экспериментов. V. Kuzmin, 1965 W. Haxton, 1988 Current Result Набранная в измерениях на галлиевой мишени за 18 лет статистика показывает, что в ранний период до 1998 года величина потока более чем на два стандартных отклонения превышает величину потока после 1998 года. Для ответа на вопрос, является ли наблюдаемое изменение потока статистической флуктуацией или указанием на реальный эффект, необходим дальнейший набор данных. Причины изменения потока могут быть связаны с неизвестными свойствами нейтрино, а также с длиннопериодическими вариациями скорости термоядерных процессов в Солнце. Последнее противоречит Стандартной Солнечной Модели, но, если вариации существуют, то это не может не оказывать заметного влияния на условия жизни на Земле.
