Программа фундаментальных исследований президиума ран фундаментальные свойства материи и астрофизика Научный отчет - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Публикации за 2012 год по проектам Программы фундаментальных исследований... 2 229.45kb.
Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные... 23 3916.24kb.
Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные... 74 3345.72kb.
Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные... 21 3285.29kb.
Показатели эффективности Программы фундаментальных исследований Президиума... 1 96.27kb.
Перечень проектов фундаментальных исследований Уро ран, принятых... 1 274.82kb.
Программа фундаментальных исследований отделения физических наук... 5 847.59kb.
Программа то ран (кураторы) Регистрационный номер проекта Название... 1 223.74kb.
Отчет о научной и научно-организационной деятельности Института математических... 4 775.9kb.
Информация о заседании Научного совета по Программе фундаментальных... 1 68kb.
Программа издание поддержано Российским фондом фундаментальных исследований... 4 539.43kb.
Вводные пояснения археология языка и реконструкция смысла мифология... 41 7091.57kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Программа фундаментальных исследований президиума ран фундаментальные свойства материи - страница №1/8

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРЕЗИДИУМА РАН
Фундаментальные свойства материи и астрофизика

Научный отчет

за 2012 год

Москва 2012


«УТВЕРЖДАЮ»

Президент

Российской академии наук


академик Ю.С.ОСИПОВ

« » 2012г.

ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРЕЗИДИУМА РАН
Фундаментальные свойства материи и астрофизика


Научный отчет

за 2012 год

«Согласовано» «Согласовано»
Академик-секретарь Координатор программы
Отделения физических наук
академик В.А.Матвеев академик В.А.Матвеев

………………..(……………..) ……………….(………………)




Проект 1.1 «Галлий-германиевый нейтринный телескоп»

Руководитель: чл.-к. Гаврин В.Н.


а. Исследование нейтринного излучения Солнца. [1-4]

В соответствии с программой ежемесячных измерений потока солнечных нейтрино в 2012 году выполнено 12 извлечений на ГГНТ. Все извлечения установлены на измерения. Проведен первичный анализ данных 12 извлечений. Завершены измерения 7 извлечений, предварительный объединенный анализ данных 7 измерений 2012г. дает величину скорости захвата 69.7 +14.1/-13.1 (SNU).

За 23 -летний период наблюдений с января 1990 года по август 2012 года в эксперименте SAGE выполнено 220 измерений скорости захвата солнечных нейтрино (414 отдельных наборов данных). Это самый длительный период измерений среди всех действующих солнечных нейтринных экспериментов.

В энергетических диапазонах отобрано 4557 событий, из которых 1229 отнесено временным анализом к 71Ge.

Объединенный анализ данных измерений за 23-летний период измерений скорости захвата нейтрино с энергией выше 233 кэВ на 71Ga дает величину 64.8 +/-2.4(стат) +2.6/-2.8(сист) SNU или 64.8 +3.5/-3.7 SNU (солнечных нейтринных единиц). Суммарная ошибка результата составляет 5.6%.
yearlyaug12_rus

Рис. 1. Результаты измерений, объединенных по годам; заштрихованная область соответствует объединенному результату SAGE 64.8 +/-2.4(стат) SNU. Вертикальные линии в каждой точке соответствуют статистической ошибке 68%, горизонтальные – временному интервалу объединенного анализа измерений.


С использованием результатов других солнечных нейтринных экспериментов и теории нейтринных осцилляций вычисленная величина потока солнечных рр нейтрино, приходящих на Землю нейтрино, 3.38×1010/(см2с) [2] хорошо согласуется с MSW-LMA решением солнечных нейтринных осцилляций.

untitled-2 copy

Рис.2. Вероятности выживания солнечных νe, вычисленные по результатам солнечных нейтринных экспериментов, ожидаемые вероятности с учетом MSW эффекта, спектр солнечных нейтрино для солнечной модели BS05 (Бакал-Серенелли (2005))


Галлий-германиевый нейтринный телескоп Баксанской нейтринной обсерватории в настоящее время является единственным в мире телескопом, обеспечивающим измерение скорости фундаментальной протон-протонной (pp) реакции термоядерного синтеза в Солнце, в которой генерируется подавляющая часть солнечной энергии, а также рождается подавляющая часть нейтринного потока. Регистрация pp нейтрино является прямым мониторингом и проверкой состояния светимости Солнца, pp нейтрино могут обеспечить нам более точную низкоэнергетическую нормалировку для калибровки MSW эффекта, проявляющегося в Солнце с ростом энергии нейтрино [4].


б. Модернизация телескопа с целью повышения его чувствительности

В результате оптимизации ICP-OES метода анализа германия по времени распыления образца и количества реплик в одном измерении и перехода на весовой метод приготовления стандартных растворов и образцов для анализа лигатуры более чем в два раза повышена точность измерений содержания германия в растворе.

В 2012 году была выполнена значительная часть подготовительных работ для перехода на новую технологическую схему извлечения германия из галлиевой мишени, на технологическую схему со сбором конденсата.

Проведены технологические испытания новой системы улавливания германия из газового потока на насыпной колонке. Насыпная колонка по своим свойствам отличается от тарельчатой, для определения оптимального режима работы колонки было осуществлено ряд тестовых и калибровочных отдувок. После установления оптимального режима (используемого в настоящее время) эффективность отдувки с использованием насыпной колонки составила не менее 98%.

Для повышения чувствительности ГГНТ в рамках работ по увеличению массы мишени ГГНТ проведена регенерация 1248.8 кг экстракционных растворов. Выход металлического чернового галлия составил 97.4%, что составляет 1216.367кг, которые находятся в настоящее время в стадии дальнейшей обработки и включения в активную часть мишени ГГНТ.

Литература



  1. Phys. Rev. C 60 055801(1999); astro-ph/9907113

  2. Phys. Rev. C 80, 015807 (2009)

  3. УФН 181, т. 9, 975-984 (2011)

  4. W. C. Haxton, R. G. Hamish Robertson, Aldo M. Serenelli, arXiv:1208.5723v1 [astro-ph.SR] (2012)


Публикации:

1. В.Н. Гаврин, Вклад Ga экспериментов в понимание физики Солнца и физики нейтрино, принято в печать в журнал «Ядерная физика» (2012).


Доклады:

  1. В.Н. Гаврин, Low-energy neutrinos (SAGE, Borexino Liquid Scint., Baksan), ASPERA Town Meeting in Dubna, Russia, September 14, 2012

  2. В.Н. Гаврин, Вклад солнечных нейтринных экспериментов в понимание физики Солнца и физики нейтрино, лекция на Междисциплинарном семинаре Астрономического общества Государственный Астрономический Институт имени П.К. Штернберга МГУ, Москва, 22 ноября 2012 года.

Публикации в средствах массовой информации и др.

1. V. N. Gavrin, V. V. Gorbachev, D. S. Gorbunov, T. V. Ibragimova, A.V. Kalikhov, V. A. Matveev, E. P. Veretenkin et al., Light Sterile Neutrinos: A White Paper, Very Short Baseline νe → νx Oscillation Search with a Dual Metallic Ga Target at Baksan and a 51Cr Neutrino Source, arXiv:1204.5379v1 [hep-ph], 170.
Поддержка работы за счет грантов РФФИ, госконтрактов, внебюджетных и прочих средств:

РФФИ 11-02-00806-а Исследование нейтринного излучения Солнца и свойств нейтрино на Галлий-германиевом нейтринном телескопе в эксперименте SAGE



Проект 1.2. «Калибровочный эксперимент с источником 51Cr на двухзонной галлиевой мишени»

Руководитель: чл.-к. Гаврин В.Н.


В Институте молекулярной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» проведено совещание, на котором рассмотрены и согласованы основные положения совместного “Предложения нового эксперимента с искусственным источником нейтрино 51Cr активностью 3 МКи”.

Уточнены расчетные характеристики облучения хромовой мишени в реакторе СМ-3.

Разработаны основные технические требования к опытной установке для изготовления мишени из обогащенного хромa.

Предложена следующая схема получения мишеней из обогащенного хрома 50 состоит из следующих операций:



  1. Получение электролитического хрома (ЭХ).

  2. Рафинирование ЭХ в печи.

  3. Размол в дезинтеграторе.

  4. Набивка порошка в капсулу из нержавеющей стали

  5. Газостатическое прессование

  6. Снятие оболочки капсулы и механическая обработка для получения мишеней необходимой геометрии.

Электрохимический хром получается электрохимическим осажденим на катодах металлического хрома из электролита, представляющего собой водный раствор хромовой кислоты.

Технологический процесс рафинирования хрома основан на реакции взаимодействия кислорода, содержащегося в хроме, с водородом при высокой температуре. Т.к. процесс имеет лимитирующую стадию - диффузию кислорода в хроме к поверхности под действием разности концентраций, то необходимо обеспечивать не только высокую подвижность кислорода, высокое парциальное давление продуктов реакции, но и постоянный газообмен у поверхности чешуйки. При термическом рафинировании в токе водорода наряду с удалением газовых и газообразующих элементов уменьшается содержание легкоплавких металлических примесей.

При производстве порошка из ЭРХ последний подвергают многократному размолу на дезинтеграторах. Для снижения содержания натертого железа и некоторых других примесей используется химическая обработка порошка, состоящая в отмывке хрома в горячей 5-10% азотной кислоте с декантацией, которая наряду с отсевом фракции менее 40 мкм удаляет мелкие инородные включения.

Для изготовления мишеней из рафинированного хрома используются различные методы порошковой металлургии, позволяющие максимально сохранить чистоту исходного металла в процессе изготовления. Основным методом производства изделий из хромового порошка является газоизостатическое прессование (ГИП). Для проведения ГИП стальную капсулу плотно набивают трамбовкой и заваривают. Окончательную заварку проводят у исполнителя на установке электронно-лучевой сварки. При этом происходит удаление адсорбированных газов и воды из хрома. Капсулу ГИПуют при 1200 ºС и давлении около 1300 атм. Хром компактируется и после остывания направляется на механическую обработку.


Для измерения активности источника нейтрино на основе хрома-51 калориметрическим методом разработаны гидравлическая и электрическая схемы калориметрической установки. Принцип измерения заключается в полном поглощении в измерительной ячейке калориметра выделяемого источником тепла теплоносителем, в качестве которого используется деионизованная вода, теплофизические характеристики которой известны с высокой точностью. Тепловыделение источника определяется как разность теплосодержаний теплоносителя на входе и выходе из измерительной ячейки. Разработана и изготовлена измерительная ячейка калориметра. Проведены предварительные температурные измерения, которые показали, что возможно достичь точности измерения разницы температуры теплоносителя на входе и выходе из калориметра на уровне нескольких тысячных градуса. Это позволяет достигнуть точности измерения активности источника при активности в диапазоне 1-3 МКи на уровне десятых долей процента.

Одновременно разрабатывается метод определения активности источника по измерению γ-излучения, выходящего за пределы первичной защиты источника, германиевым полупроводниковым детектором и сцинтилляционным детектором NaI.

В распадах 51Cr рождаются фотоны с энергией 320 кэВ (10%) и внутреннее тормозное излучение с непрерывным спектром с максимальной энергией γ квантов 750 кэВ (~10-2 %). Подавляющая часть этого излучения поглощается в первичной защите источника. Вместе с тем, часть излучения выходит за пределы защиты и может быть зарегистрирована. В 2012 году было проведено изучение выхода излучения от 51Cr и от вероятных примесей методом Монте-Карло с использованием Geant4. Была показана возможность безопасной работы в эксперименте с источником активностью 3 МКи в заданной защите. На основе полученных спектров γ излучения источника будут проводиться измерения γ излучения от источника с применением ППД и детектора NaI, установленных на разных расстояниях. Исследуются вопросы возможной точности этих измерений с учётом угловых распределений излучения и применения различных коллиматоров. Предполагается, что в таких измерениях может быть достигнута точность на уровне 1-2%.
В рамках изготовления новой счетной системы телескопа в 2012 была выполнена разработка технического задания на изготовление детектора антисовпадений на основе кристалла NaI(Tl) габаритами ø200х200 мм, колодцем ø 00х150 мм, четырьмя ФЭУ Hamamatsu, в корпусе из нержавеющей стали и кварцевыми иллюминаторами. Детектор изготовлен на предприятии AMCRYS (г. Харьков, Украина) и доставлен на БНО. Предварительные испытания показали полную работоспособность детектора, энергетическое разрешение составило около 4.6% при энергии 1.33 МэВ.

Были разработаны:

проект пассивной защиты для пропорциональных счетчиков и детектора антисовпадений. Выполнена разработка комплекта конструкторской документации для изготовления конструкционных элементов защиты. Все конструктивные элементы изготовлены и доставлены в ЛГГНТ, произведена контрольная сборка пассивной защиты;

проект модуля для размещения пропорционального счетчика в пассивной защите. Изготовлено нескольких опытных образцов модулей, на основе которых производится дальнейшая доводка всей конструкции до конечного вида;

функциональная схема электроники системы регистрации. Выполнен монтаж и настройка аппаратной части электроники. Компоновка оборудования выполнена с учетом оптимизации его теплового режима.

В помещении в комплексе ГГНТ для размещения новой системы регистрации проведены системы приточной и вытяжной вентиляции, стабилизированного электропитания от ИБП, гидравлическая магистраль и линии передачи данных. Проведена модернизация подземного сегмента локальной вычислительной сети (ЛВС).

Разрабатываемая в рамках проекта 8-канальная система регистрации представляет собой результат эволюционного развития технических решений, реализованных в существующей 8-канальной системе регистрации ГГНТ, и включает весь накопленный опыт ее многолетней эксплуатации. В то же время новая система обладает более высокими метрологическими характеристиками за счет применения современного оборудования.
Для изготовления счётчиков новых низкофоновых счетчиков был подобран и приобретён высокочистый материал. Изготовлена партия (5) счетчиков. Для исследования их счетных и фоновых характеристик счетчики заполнялись стандартной смесью и устанавливались на измерения в систему счета ГГНТ. Из 5 исследованных счетчиков 3 счетчика показали стабильные счетные и низкие фоновые характеристики.
Литература

[1] arXiv: 1006.2103


Публикации:

1. В.Н. Гаврин, Вклад Ga экспериментов в понимание физики Солнца и физики нейтрино, принято в печать в журнал «Ядерная физика» (2012).

2. В.В. Горбачев, Поиск осцилляций электронных нейтрино на короткой базе в экспериментах SAGE и Borexino с искусственным источником нейтрино, принято в печать в журнал «Ядерная физика» (2012).

3. D. Frekers, M.C. Simon, C.Andreoiu, J.C. Bale, M. Brodeur, T.Brunner, A.Chaudhuri, U. Chowdhury, J.R. Crespo Loren-Urrutia, P.Delheij, J. Dilling, H. Ejiri, S. Ettenauer, A.T. Gallant, V. Gavrin, A.Grossheim, M.N. Harakeh, F.Jang, A.A. Kwiatkowski, J. Lassen, A. Lennarz, M.Luichtl, T. Ma, E. Mane, B.E. Schultz, V.V. Simon. A.Teigelhoefer, Penning-trap Q-value determination of the


71Ga(ν,e)71Ge reaction using threshold charge breeding of on-line produced isotopes (отправлена в PRL).
Доклады:

  1. В.Н. Гаврин, В.В. Горбачев, Т.В. Ибрагимова, Е.П. Веретенкин, Current status of Ga-Cr neutrino project, The 4th International Symposium on Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics (NDM12) June 11-15th, 2012, Nara, Japan

  2. В.Н. Гаврин, Перспективы исследования нейтрино низких энергий в БНО ИЯИ РАН, доклад на Научном Совете РАН «Физика нейтрино и нейтринная астрофизика», Москва, 29 июня 2012 года.

  3. В.Н. Гаврин, Е.П. Веретенкин, Высокоинтенсивные источники нейтрино на основе 51Сr, доклад на I–ой Международной бизнес – конференции производителей, поставщиков и потребителей изотопной продукции (IBC 2012) Москва, 1-2 октября 2012г.

Публикации в средствах массовой информации и др.

1. V. N. Gavrin, V. V. Gorbachev, D. S. Gorbunov, T. V. Ibragimova, A.V. Kalikhov, V. A. Matveev, E. P. Veretenkin et al., Light Sterile Neutrinos: A White Paper, Very Short Baseline νe → νx Oscillation Search with a Dual Metallic Ga Target at Baksan and a 51Cr Neutrino Source, arXiv:1204.5379v1 [hep-ph], 170.

2. V.V. Gorbachev, B.T. Cleveland, V.N. Gavrin, T.V. Ibragimova, A.V. Kalikhov, J.S. Nico, E.P. Veretenkin, Ga source experiment for detection of short baseline neutrino oscillations, Journal of Physics: Conference Series, 375 (2012) 042068.

3. V.N. Gavrin, V.V. Gorbachev, T.V. Ibragimova, E.P. Veretenkin, Current status of the Ga-Cr neutrino project, http://web.ias.tokushima-u.ac.jp/physics/nucl/NDM12/NDM12.html
Поддержка работы за счет грантов РФФИ, госконтрактов, внебюджетных и прочих средств:

РФФИ 11-02-12130-офи-м-2011. Модернизация Галлий-германиевого нейтринного телескопа с целью проведения эксперимента по проверке гипотезы осцилляционных переходов электронных нейтрино в стерильные состояния.


Проект 1.3. «Исследование природных потоков мюонов и нейтрино высоких энергий, поиск магнитных монополей и частиц темной материи в экспериментах на Байкальском глубоководном нейтринном телескопе»

Руководитель: чл.-к. Домогацкий Г.В.

За период январь 2012 г. – ноябрь 2012г. осуществлены монтаж и запуск на оз. Байкал в режиме постоянного набора данных модернизированного прототипа кластера нейтринного телескопа НТ1000,

состоящего из трех гирлянд оптических модулей, одна из которых является

рабочей версией полномасштабной гирлянды нейтринного телескопа НТ1000


Публикации 2012г.


1. N.M.Budnev et al., “Acoustic search for high-energy neutrinos in the Lake Baikal: Results and plans.” 4th International Workshop on Acoustic and Radio EeV Neutrino detection Activity , ARENA 2010, Nantes, France, June 29 - July 2, 2010. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2012. V. 662. P. S210-S215.

2. A.V. Avrorin et al., “Status of the BAIKAL-GVD project”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A692 (2012) P. 46-52;doi:10.1016/j.nima.2011.12.106

3. A. Avrorin, V. Aynutdinov, I. Belolaptikov e al., “ASP-15 – A stationary device for the measurement of the optical water properties at the NT200 neutrino telescope site”, ”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A V.693 (2012)P. 186-194, http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2012.06.035

4. A.V.Avrorin, V. Aynutdinov, I. Belolaptikov e al., “Current status of the BAIKAL-GVD project”, NIM a(2012), http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2012.11.151

5. Y. Abe, C. Aberle, T. Akiri, ...V. Sinev,.. et al. (DC Collaboration) Indication of reactor electron antineutrinos disappearance in the Double Chooz experiment, Phys. Rev. Lett. 108, 131801, 2012.

6. Y. Abe, C. Aberle, J.C. dos Anjos et al. Reactor electron antineutrino disappearance in the Double Chooz experiment, принято в Phys. Rev. D, 2012; arXiv:1207.6632 [hep-ex].

7. Y. Abe, C. Aberle, J.C. dos Anjos et al. First Test of Lorentz Violation with a Reactor-based Antineutrino Experiment, принято в Phys. Rev. D, 2012, arXiv:1209.5810 [hep-ex].

8. Y. Abe, C. Aberle, J.C. dos Anjos et al. Direct Measurement of Backgrounds Using Reactor-Off Data In Double Chooz, принято в Phys. Rev. D Rapid communications , 2012; arXiv:1210.3748 [hep-ex].

9. Olga Suvorova, Musabi Boliev, Sergei Demidov, Stanislav Mikheyev. «Limits on spin-dependent WIMP-proton cross-sections from the neutrino experiment of the Baksan Ungerground Scintillator Telescope», Труды конференции http://pos.sissa.it/ PoS(DSU 2012)043 и препринт в arXiv:1211.2545[astro-ph.HE].

10. Ф.К.Кошель, Д.А.Кулешов, А.А.Смагина, «Анализ работы аппаратуры и фоновых условий регистрации экспериментального кластера глубоководного нейтринного телескопа НТ1000», Труды 55-й научной конференции МФТИ: Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук. М.:МФТИ, 2012.

Принято в печать:


  1. А. Аврорин, В. Айнутдинов, Р. Баннаш и др., “Гидроакустическая система позиционирования экспериментального кластера нейтринного телескопа масштаба кубического километра на озере Байкал. «Приборы и техника эксперимента» (2013).

2. В.В. Синев. Экспериментальный спектр антинейтрино от ядерного реактора и спектры основных делящихся изотопов, Препринт ИЯИ-1318/2012. Ядерная физика (2013).

A.Avrorin et al. “Present status of the BAIKAL-GVD project development”, Journal of Physics (Conference Series) (2013).

3. О.В. Суворова, М.М. Болиев, С.В. Демидов, С.П. Михеев. «Ограничения на сечения упругого рассеяния нейтралино на нуклоне в нейтринном эксперименте на Баксанском подземном сцинтилляционном телескопе», Ядерная Физика (МАИК) (2013)

Проект 1.4. «Коллапс и физика нейтрино на больших подземных сцинтилляционных установках»

Руководитель проекта: Чл.-к. О.Г.Ряжская




  1. Поиск нейтринного излучения от коллапсирующих звезд

Для регистрации гравитационного коллапса необходима длительная непрерывная работа специализированных экспериментальных установок. Основная задача состоит в том, чтобы зарегистрировать кратковременную нейтринную вспышку и определить типы зарегистрированных нейтрино. Такими установками являются детектор LVD, (рис. 1а) в состав которого входит примерно 1 кт железа и 1 кт жидкого сцинтиллятора, и установка «Коллапс» Артемовской Научной Станции ИЯИ РАН (рис. 1б). «Коллапс» - это большой жидкостной сцинтилляционный монодетектор с массой 105 тонн. За период наблюдения за Галактикой по данным двух установок с 1977г. по 2012г. кандидатов на вспышки Сверхновых обнаружено не было. За 35 лет работы установок получено ограничение на частоту гравитационных коллапсов менее, чем одно событие за 15.2 года на 90% доверительном уровне (fcol < 0.0658 года-1). Обработка экспериментальных данных (за 2001-2012 г.г.) показала, что распределение фоновых событий находится в хорошем соответствии с законом Пуассона n=0.52 имп./сек.

По данным работы установки LVD, с 1992 года, предел на частоту вспышек сверхновых составляет 1/8.69 года-1.



tunnel2_zoom



Рис.1а Установка LVD

Рис.1б Установка «Коллапс» АНС




  1. Измерение скорости нейтрино на установке LVD

Детектор LVD расположен в подземной лаборатории Гран Сассо (Италия) на средней глубине 3650 м.в.э. Основной задачей детектора LVD является поиск нейтринного излучения от гравитационных коллапсов звезд в нашей Галактике.

Установка (рис. 2) с размерами 13  20  10 м3 состоит из трех башен. Каждая башня содержит 280 сцинтилляционных счетчиков, помещенных в железные портатанки (по 8 счетчиков в каждом). Счетчики заполнены жидким сцинтиллятором на основе уайт-спирита (СnH2n, =9.6,  = 0.78 г/см3). Установка начала работать в 1992 г. и достигла своей окончательной конфигурации в 2001 г. Модульная структура детектора позволяет проводить регламентные работы по поддержанию установки в рабочем состоянии без остановки системы сбора информации. Начиная с 2002 года эффективное время работы LVD превышает 99%.



Измерение времени пролета нейтрино представляет собой измерение разности между абсолютным временем срабатывания триггеров в счетчиках LVD и абсолютным временем выхода пучка протонов из ЦЕРНа. Задачей эксперимента LVD являлось определение абсолютного времени регистрации событий.

С 10 по 24 мая 2012 г пучок CNGS имел новую структуру: 4 серии по 16 групп (bunches), раздвинутыми на 300 нс друг от друга. Ширина «банча» 3 нс, интервал между ними 100 нс.

Специально для этих коротких банчей была сконструирована новая система точного времени, сигнал от которой мог подаваться для всех экспериментов Лаборатории LNGS. Кроме этого на установке LVD была изменена электроника, измерены задержки в кабелях и узлах электроники, проведена временная синхронизация 58 сцинтилляционных счетчиков с помощью светодиодов.



Рис. 2 Схема установки LVD. Синим цветом обозначены счетчики третьей башни, в которых были установлены светодиоды.
Во время работы пучка с новой структурой установка LVD работала в полном объеме и зарегистрировала 190 событий. Для определения скорости нейтрино были отобраны 79 событий, в которых мюоны от нейтрино прошли через все три башни и через счетчики со светодиодами. 48 из них были отобраны визуально и для каждого события было определено значение t (Рис. 3).



Рис.3 Распределение t разности времени-пролета нейтрино и времени-пролета световых фотонов.
В результате для 48 зарегистрированных мюонных событий от нейтрино из ЦЕРНа с энергией 17 ГэВ была определена величина t= - 0.30.6 (стат) 3.2 (сист) нс.

Величина относительного отклонения скорости нейтрино от скорости света по данным пучка нейтрино из ЦЕРНа с короткими банчами составила 3.3⋅10-6 < (vν-c)/c < 3.5⋅10-6. Используя среднюю энергию нейтринного пучка (E = 17 ГэВ) получено ограничение на массу мюонного нейтрино: m < 44 МэВ/c2 на 99% уровне достоверности.




  1. Измерение скорости нейтрино на установке OPERA

Опубликована работа по определению скорости нейтрино на установке OPERA по данным 2009, 2010 и 2011 годов. Была определена величина относительного отклонения скорости нейтрино от скорости света по 15223 взаимодействий нейтрино в веществе детектора: (vν-c)/c= (2.7 3.1 (stat) (sys)) 10-6. Превышение скорости нейтрино над скоростью света составляет t= 6.57.4 (стат) (сист) нс (рис.4а).

По данным с короткими банчами шириной 3 нс и интервалом между ними 100 нс в установке OPERA наблюдалось 16 событий (рис.4б).


а



б

Рис.4 Распределение t разности времени-пролета нейтрино и времени-пролета световых фотонов в эксперименте OPERA а) – по данным с 2009 по 2011 года, б) – данным коротких банчей.



  1. Определение временного сдвига в эксперименте OPERA, с помощью горизонтальных мюонов, проходящих через установки LVD и OPERA.



Рис.5 Схема расположения установок LVD и OPERA в подземной лаборатории LNGS.
Установки LVD и OPERA, находящиеся в Лаборатории LNGS, расположены на расстоянии 160 м друг от друга (рис. 5). Атмосферные горизонтальные мюоны, пересекающие обе установки, приходят в направлении, перпендикулярном пучку нейтрино из ЦЕРНа около 100 штук в год. С середины 2007 года по март 2012 было отобрано 306 мюонных событий, проходящих через LVD и OPERA. Определялась разность между временем регистрации событий в установке LVD и OPERA. Обнаружено, что с конца 2008 г по конец 2011 г время пролета мюонов между установками превышало расчетное на 739 нс (рис. 6). Это помогло найти систематическую ошибку, связанную с измерением абсолютного времени в эксперименте OPERA.


Рис.6 Распределение t=tOPERA-tLVD для коррелированных OPERA - LVD мюонных событий.

  1. Определение эффективности регистрации гамма-квантов и нейтронов в установке LVD

Потоки нейтронов, образованных мюонами космических лучей под землей, являются основным источником фона в нейтринных экспериментах, проводимых в области нейтринной физики и при поиске редких процессов, предсказываемых теорией. На установке LVD изучаются различные характеристики потока нейтронов, генерируемых мюонами в веществе детектора: жидком сцинтилляторе и железе. Одним из основных вопросов является величина эффективности регистрации нейтронов. Для ее определения моделировались процессы рождения, переноса и детектирования нейтронов с помощью программных пакетов SHIELD и GEANT4. Были определены эффективности регистрации гамма-квантов, испускаемых при захвате нейтронов ядрами вещества установки (сцинтиллятора и металлическими частями установки) с различными порогами регистрации. Для определения эффективности регистрации нейтронов в сцинтилляторе и железе установки LVD, проводилось моделирование распространения нейтронов фиксированной энергии (5, 10 и 80 МэВ) с последующей фиксацией энерговыделения захватных гамма-квантов в сцинтилляторе при различных порогах регистрации. Эффективность регистрации нейтронов необходима для вычисления нейтронного выхода в сцинтилляторе, определения потока нейтронов, образуемых мюонами в веществе детектора. Экспериментальным условиям наиболее соответствуют величины эффективности регистрации нейтронов n(sc) = 0,66 и n(Fe) = 0.31, n(sc) = 0,57 и n(Fe) = 0.29, n(sc) = 0,34 и n(Fe) = 0.24 полученные при пороге регистрации гамма-квантов 0.7 МэВ для нейтронов с энергиями En = 5, 10 и 80 МэВ, характерными для подавляющей части нейтронов, рожденных мюонами, соответственно.
Результаты работ были доложены на конференциях и семинарах и опубликованы научных журналах.
Список публикаций:
1. Agafonova et al., (LVD and OPERA Collaboration), Determination of a time-shift in the OPERA set-up using high-energy horizontal muons in the LVD and OPERA detectors, Eur. Phys. J. Plus (2012) 127:71

2. Agafonova et al., (OPERA Collaboration), Momentum measurement by the multiple Coulomb scattering method in the OPERA lead-emulsion target, New J. Phys. 14 (2012) 013026

3. Agafonova et al., (OPERA Collaboration), Measurement of the neutrino velocity with the


следующая страница >>



Ваши дети научатся писать быстрее, если разрешить им писать на незастывшем цементе.
ещё >>