Советско-американский эксперимент с галлием

SAGE ( Советско-Американский Галлиевый Эксперимент , или иногда Российско-Американский Галлиевый Эксперимент ) — совместный эксперимент, разработанный несколькими выдающимися физиками для измерения солнечных нейтрино потока .

Эксперимент

SAGE был разработан для измерения радиохимического потока солнечных нейтрино на основе обратного бета-распада реакции . ⁷¹Здесь $+\nu _{e}\rightarrow e^{-}+$ ⁷¹Ге. Целью реакции было 50-57 тонн жидкого металлического галлия , хранившегося глубоко (2100 метров) под землей в Баксанской нейтринной обсерватории в горах Кавказа в России . Лаборатория, в которой проводится эксперимент SAGE, называется лабораторией галлий-германиевого нейтринного телескопа ( GGNT ), причем GGNT — это название экспериментального аппарата SAGE. Примерно раз в месяц индуцированный нейтрино Ge извлекается из Ga . ⁷¹Ge нестабилен по отношению к захвату электронов ( $t_{1/2}=11.43$ сут) и, следовательно, количество извлеченного германия можно определить по его активности, измеренной в небольших пропорциональных счетчиках .

Эксперимент по измерению скорости захвата солнечных нейтрино мишенью из металлического галлия начался в декабре 1989 года и продолжился в августе 2011 года лишь с несколькими короткими перерывами во времени. По состоянию на 2013 год эксперимент описывался как «продолжающийся». ^{[ 1 ]} с последними опубликованными данными за август 2011 года. По состоянию на 2014 год было заявлено, что эксперимент SAGE продолжает экстракцию раз в месяц. ^{[ 2 ]} Эксперимент SAGE продолжился в 2016 году. ^{[ 3 ]} По состоянию на 2017 год эксперимент SAGE продолжается. ^{[ 4 ]}

В эксперименте измерен поток солнечных нейтрино в 168 экстракциях в период с января 1990 по декабрь 2007 года. Результат эксперимента по всему набору данных за 1990-2007 годы составляет 65,4 +3,1.
−3.0 (stat.) ^+2.6
_−2,8 (систем.) SNU . Это составляет лишь 56–60% от скорости захвата, предсказанной различными Стандартными моделями Солнца , которые предсказывают 138 SNU. Это различие согласуется с нейтринными осцилляциями .

Коллаборация использовала 518 кКи . ⁵¹Источник хромовых нейтрино для проверки экспериментальной операции. Энергия этих нейтрино подобна солнечной. ⁷Будьте нейтрино и, таким образом, станет идеальной проверкой экспериментальной процедуры. Извлечение Cr для эксперимента проводилось в период с января по май 1995 года, а подсчет проб продолжался до осени. Результат, выраженный через отношение измеренного дебита к ожидаемому дебиту, составляет 1,0 ± 0,15 . Это указывает на то, что несоответствие между предсказаниями солнечной модели и измерениями потока SAGE не может быть экспериментальным артефактом. Также калибровки с ³⁷Был осуществлен источник ар-нейтрино.

Баксанский эксперимент по стерильным переходам (BEST)

В 2014 году GGNT-аппарат (галлий-германиевый нейтринный телескоп) эксперимента SAGE был модернизирован для проведения эксперимента BEST с очень короткой базой осцилляций нейтрино ( Баксанский эксперимент по стерильным переходам ) с интенсивным искусственным источником нейтрино на основе ⁵¹Кр . ^{[ 5 ]} В 2017 году аппарат БЕСТ был завершен, но искусственный источник нейтрино отсутствовал. ^{[ 6 ]} По состоянию на 2018 год эксперимент BEST продолжался. ^{[ 7 ]} По состоянию на 2018 год будет проведен последующий эксперимент BEST-2, в котором источник будет изменен на ⁶⁵Zn находился на рассмотрении. ^{[ 8 ]} В нем используются две галлиевые камеры вместо одной, чтобы лучше определить, можно ли объяснить аномалию расстоянием от источника нейтрино. ^{[ 9 ]}

Аномалия галлия

В июне 2022 года эксперимент BEST опубликовал две статьи, в которых наблюдался 20-24% дефицит производства изотопа германия, ожидаемого в результате реакции. ${}^{71}{\text{Ga}}+\nu _{e}\rightarrow e^{-}+{}^{71}{\text{Ge}}$ , что подтверждает предыдущие результаты SAGE и GALLEX о так называемой «галлиевой аномалии», указывая на то, что объяснение стерильными нейтрино может согласовываться с данными. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Дальнейшие работы позволили уточнить точность сечения захвата нейтрино в 2023 году. ^{[ 13 ]} а также полураспада период $^{71}Ge$ в 2024 году ^{[ 14 ]} исключая их как возможные объяснения аномалии. ^{[ 9 ]}

Члены SAGE

SAGE возглавляют следующие физики :

Владимир Гаврин (руководитель эксперимента с 2017 г.)
Георгий Зацепин ( Объединенный институт ядерных исследований , Россия)
Томас Дж. Боулз ( Лос-Аламос )

См. также

GALLEX /GNO был вторым (из двух) крупным галлий-германиевым радиохимическим экспериментом. Работал в 1991-2003 годах.
Ганс Бете был создателем теории реакций ядерного синтеза в звездах .
играет Вашингтонский университет важную роль в статистическом анализе данных SAGE и определении систематических неопределенностей. Они очень активно участвуют в оставшемся анализе данных эксперимента с Cr, а также данных по солнечным нейтрино.

Ссылки

^ Гаврин В.Н. (октябрь 2013 г.). «Вклад экспериментов с галлием в понимание физики Солнца и физики нейтрино». Физика атомных ядер . 76 (10): 1238–1243. Бибкод : 2013PAN....76.1238G . дои : 10.1134/S106377881309007X . S2CID 122656176 .
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2020 г. Проверено 15 декабря 2018 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2019 г. Проверено 31 мая 2019 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Баксан покоряет новые нейтринные высоты – Курьер ЦЕРН» . 19 мая 2017 г.
^ Гаврин В.; Кливленд, Б.; Даньшин, С.; Эллиотт, С.; Горбачев В.; Ибрагимова Т.; Калихов А.; Кнодель, Т.; Козлова Ю.; Малышкин Ю.; Матвеев В.; Мирмов И.; Нико, Дж.; Робертсон, RGH; Шихин А.; Синклер, Д.; Веретенкин Е.; Вилкерсон, Дж. (2015). «Текущий статус нового проекта SAGE с ⁵¹Источник Cr-нейтрино» . Физика частиц и ядер . 46 (2): 131. Bibcode : 2015PPN....46..131G . doi : /S1063779615020100 . OSTI 1440431. 10.1134 S2CID 120787161 .
^ «Баксан покоряет новые нейтринные высоты – Курьер ЦЕРН» . 19 мая 2017 г.
^ Бабенко Максим; До свидания, Деннис (16 июля 2018 г.). «Ловцы нейтрино» . Нью-Йорк Таймс .
^ Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V.; Ibragimova, T. V.; Kornoukhov, V. N.; Dzhanelidze, A. A.; Zlokazov, S. B.; Kotelnikov, N. A.; Izhutov, A. L.; Mainskov, S. V.; Pimenov, V. V.; Borisenko, V. P.; Kiselev, K. B.; Tsevelev, M. P. (2018). "On the gallium experiment BEST-2 with a ⁶⁵Источник Zn для поиска нейтринных осцилляций на короткой базе». arXiv : 1807.02977 [ physical.ins-det ].
^ Перейти обратно: ^а ^б О'Каллаган, Джонатан (12 июля 2024 г.). «Что может объяснить аномалию галлия?» . Журнал Кванта . Проверено 14 июля 2024 г.
^ Лаборатория, Национальная лаборатория Лос-Аламоса (18 июня 2022 г.). «Результаты глубокого подземного эксперимента подтверждают аномалию: возможная новая фундаментальная физика» . СайТехДейли . Проверено 22 июня 2022 г.
^ Баринов В.В.; Кливленд, Британская Колумбия; Даньшин С.Н.; Эджири, Х.; Эллиотт, СР; Фрекерс, Д.; Гаврин В.Н.; Горбачев В.В.; Горбунов Д.С.; Хэкстон, Вашингтон; Ибрагимова, ТВ (09.06.2022). «Результаты Баксанского эксперимента по стерильным переходам (BEST)» . Письма о физических отзывах . 128 (23): 232501. arXiv : 2109.11482 . Бибкод : 2022PhRvL.128w2501B . doi : 10.1103/PhysRevLett.128.232501 . ПМИД 35749172 . S2CID 237605431 .
^ Barinov, V. V.; Danshin, S. N.; Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V.; Gorbunov, D. S.; Ibragimova, T. V.; Kozlova, Yu. P.; Kravchuk, L. V.; Kuzminov, V. V.; Lubsandorzhiev, B. K.; Malyshkin, Yu. M. (2022-06-09). "Search for electron-neutrino transitions to sterile states in the BEST experiment" . Physical Review C . 105 (6): 065502. arXiv : 2201.07364 . Bibcode : 2022PhRvC.105f5502B . doi : 10.1103/PhysRevC.105.065502 . S2CID 246035834 .
^ Эллиотт, СР; Гаврин В.Н.; Хэкстон, Вашингтон; Ибрагимова, ТВ; Рул, EJ (25 сентября 2023 г.). «Сечение поглощения галлиевых нейтрино и его неопределенность» . Физический обзор C . 108 (3). arXiv : 2303.13623 . doi : 10.1103/PhysRevC.108.035502 . ISSN 2469-9985 .
^ Норман, Э.Б.; Дробижев А.; Гарибян Н.; Грегорич, Кентукки; Коломенский, Ю. Г.; Саммис, Б.Н.; Сьельцо, Северная Дакота; Шустерман, Дж. А.; Томас, Кей Джей (30 мая 2024 г.). «Период полураспада Ge 71 и аномалия галлия» . Физический обзор C . 109 (5). doi : 10.1103/PhysRevC.109.055501 . ISSN 2469-9985 .

Литература

Абдурашитов Ю.Н.; и др. (2009). «Измерение скорости захвата солнечных нейтрино металлическим галлием. III. Результаты за период сбора данных 2002–2007 гг.». Физический обзор C . 80 (1): 015807. arXiv : 0901.2200 . Бибкод : 2009PhRvC..80a5807A . дои : 10.1103/PhysRevC.80.015807 . S2CID 118782386 .

Внешние ссылки

Веб-страница эксперимента в Вашингтонском университете
Старая страница (1994 г.) с результатами экспериментов.
Некоторые итоги (2001) (на русском языке)
Ганс Бете говорит о SAGE (видео)
Запись эксперимента SAGE на INSPIRE-HEP

43 ° 16'32 "N 42 ° 41'25" E / 43,27556 ° N 42,69028 ° E / 43,27556; 42.69028

[1] Гаврин В.Н. (октябрь 2013 г.). «Вклад экспериментов с галлием в понимание физики Солнца и физики нейтрино». Физика атомных ядер . 76 (10): 1238–1243. Бибкод : 2013PAN....76.1238G . дои : 10.1134/S106377881309007X . S2CID 122656176 .

[2] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2020 г. Проверено 15 декабря 2018 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[3] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 31 мая 2019 г. Проверено 31 мая 2019 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[4] «Баксан покоряет новые нейтринные высоты – Курьер ЦЕРН» . 19 мая 2017 г.

[5] Гаврин В.; Кливленд, Б.; Даньшин, С.; Эллиотт, С.; Горбачев В.; Ибрагимова Т.; Калихов А.; Кнодель, Т.; Козлова Ю.; Малышкин Ю.; Матвеев В.; Мирмов И.; Нико, Дж.; Робертсон, RGH; Шихин А.; Синклер, Д.; Веретенкин Е.; Вилкерсон, Дж. (2015). «Текущий статус нового проекта SAGE с ⁵¹Источник Cr-нейтрино» . Физика частиц и ядер . 46 (2): 131. Bibcode : 2015PPN....46..131G . doi : /S1063779615020100 . OSTI 1440431. 10.1134 S2CID 120787161 .

[6] «Баксан покоряет новые нейтринные высоты – Курьер ЦЕРН» . 19 мая 2017 г.

[7] Бабенко Максим; До свидания, Деннис (16 июля 2018 г.). «Ловцы нейтрино» . Нью-Йорк Таймс .

[8] Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V.; Ibragimova, T. V.; Kornoukhov, V. N.; Dzhanelidze, A. A.; Zlokazov, S. B.; Kotelnikov, N. A.; Izhutov, A. L.; Mainskov, S. V.; Pimenov, V. V.; Borisenko, V. P.; Kiselev, K. B.; Tsevelev, M. P. (2018). "On the gallium experiment BEST-2 with a ⁶⁵Источник Zn для поиска нейтринных осцилляций на короткой базе». arXiv : 1807.02977 [ physical.ins-det ].

[:0-9] Перейти обратно: ^а ^б О'Каллаган, Джонатан (12 июля 2024 г.). «Что может объяснить аномалию галлия?» . Журнал Кванта . Проверено 14 июля 2024 г.

[10] Лаборатория, Национальная лаборатория Лос-Аламоса (18 июня 2022 г.). «Результаты глубокого подземного эксперимента подтверждают аномалию: возможная новая фундаментальная физика» . СайТехДейли . Проверено 22 июня 2022 г.

[11] Баринов В.В.; Кливленд, Британская Колумбия; Даньшин С.Н.; Эджири, Х.; Эллиотт, СР; Фрекерс, Д.; Гаврин В.Н.; Горбачев В.В.; Горбунов Д.С.; Хэкстон, Вашингтон; Ибрагимова, ТВ (09.06.2022). «Результаты Баксанского эксперимента по стерильным переходам (BEST)» . Письма о физических отзывах . 128 (23): 232501. arXiv : 2109.11482 . Бибкод : 2022PhRvL.128w2501B . doi : 10.1103/PhysRevLett.128.232501 . ПМИД 35749172 . S2CID 237605431 .

[12] Barinov, V. V.; Danshin, S. N.; Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V.; Gorbunov, D. S.; Ibragimova, T. V.; Kozlova, Yu. P.; Kravchuk, L. V.; Kuzminov, V. V.; Lubsandorzhiev, B. K.; Malyshkin, Yu. M. (2022-06-09). "Search for electron-neutrino transitions to sterile states in the BEST experiment" . Physical Review C . 105 (6): 065502. arXiv : 2201.07364 . Bibcode : 2022PhRvC.105f5502B . doi : 10.1103/PhysRevC.105.065502 . S2CID 246035834 .

[13] Эллиотт, СР; Гаврин В.Н.; Хэкстон, Вашингтон; Ибрагимова, ТВ; Рул, EJ (25 сентября 2023 г.). «Сечение поглощения галлиевых нейтрино и его неопределенность» . Физический обзор C . 108 (3). arXiv : 2303.13623 . doi : 10.1103/PhysRevC.108.035502 . ISSN 2469-9985 .

[14] Норман, Э.Б.; Дробижев А.; Гарибян Н.; Грегорич, Кентукки; Коломенский, Ю. Г.; Саммис, Б.Н.; Сьельцо, Северная Дакота; Шустерман, Дж. А.; Томас, Кей Джей (30 мая 2024 г.). «Период полураспада Ge 71 и аномалия галлия» . Физический обзор C . 109 (5). doi : 10.1103/PhysRevC.109.055501 . ISSN 2469-9985 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]