Нейтрино Обсерватория Этторе Майорана
45 ° 10'43 "N 6 ° 41'20" E / 45,1785471 ° N 6,6890208 ° E
обсерватория Нейтринная Майораны Этторе ( эксперимент NEMO ) — международное сотрудничество учёных, занимающихся поиском безнейтринного двойного бета-распада (0νββ). Сотрудничество активно с 1989 года. Наблюдение 0νββ указывает на то, что нейтрино являются майорановскими частицами и может быть использовано для измерения массы нейтрино. Он расположен в подземной лаборатории Модана (LSM) в туннеле Фрежюс-роуд . В эксперименте (по состоянию на 2018 год) было 3 детектора: НЕМО-1, НЕМО-2, НЕМО-3 (и демонстрационный модуль SuperNEMO-детектора), а также планируется (по состоянию на 2018 год) построить новый детектор SuperNEMO. [ 1 ] Прототипы детекторов НЕМО-1 и НЕМО-2 использовались до 1997 года. Последний эксперимент НЕМО-3 проектировался и строился с 1994 года, данные собирались с января 2003 года по январь 2011 года, а окончательный анализ данных был опубликован в 2018 году. [ 2 ] Детекторы НЕМО-2 и НЕМО-3 произвели измерения двойного нейтринного распада и пределы безнейтринного двойного бета-распада для ряда элементов, таких как молибден-100 и селен-82. Эти времена двойного бета-распада вносят важный вклад в понимание ядра и необходимы для исследований безнейтринного распада, которые ограничивают массу нейтрино.
Сотрудничество NEMO остается активным [ 3 ] и занимается созданием улучшенного детектора SuperNEMO. Планирование SuperNEMO и ввод в эксплуатацию демонстрационного модуля SuperNEMO продолжаются с 2019 года. [ 2 ]
Эксперимент
[ редактировать ]В других экспериментах с 0νββ тот же материал используется в качестве источника двойного бета-распада и детектора. Это позволяет использовать большую массу исходного материала и тем самым максимизирует чувствительность эксперимента, но ограничивает его гибкость. NEMO использует другой подход, используя тонкую фольгу исходного материала, окруженную отдельным следящим калориметром .
Это позволяет использовать любой исходный материал, из которого можно сформировать тонкую фольгу. Кроме того, поскольку его отслеживание более точное, оно может надежно определить, пришли ли два электрона из одного и того же места, тем самым уменьшая количество ложных обнаружений двойного бета-распада.
Эксперимент имеет цилиндрическую форму с 20 секторами, содержащими различные изотопы в виде тонких фольг общей поверхностью около 20 м. 2 . Основными изотопами, используемыми для поиска безнейтринного двойного бета-распада, являются около 7 кг обогащенного молибдена-100 и около 1 кг селена-82 . В эксперименте также содержится меньшее количество фольг из кадмия-116 , неодима-150 , циркония-96 и кальция-48 . теллуровая и медная Для измерения фона используются фольги.
Следящий детектор на каждой стороне фольги обнаруживает электроны и позитроны от двойного бета-распада. Их идентифицируют по кривизне в магнитном поле, а энергию частиц измеряют в калориметре. В 0νββ сумма энергий электронов и позитронов будет равна ( Q значению ), выделяющемуся при двойном бета-распаде. При стандартном двойном бета-распаде нейтрино, которые невозможно наблюдать напрямую, уменьшают регистрируемую энергию.
Результаты
[ редактировать ]Безнейтринный двойной бета-распад (0νββ) не наблюдался за 5 лет сбора данных, и для нескольких изотопов были установлены пределы.
NEMO-2 сообщил о пределах 0νββ для Майорона . моделей 100 Для, 116 компакт-диск, 82 Се и 96 Зр. [ 4 ]
NEMO-3 сообщил о прецизионных периодах полураспада 2νββ для своих 7 изотопов и пределах 0νββ для 96 Зр, 48 Что, 150 Nd в Neutrino08. [ 5 ]
NEMO-3 сообщил о пределах 2νββ и более 0νββ на SUSY08. [ 6 ]
В 2014 году NEMO-3 сообщил, что массой 47 кг в поиск 0νββ молибдена-100 с год дал T 1/2 > 1,1 × 10. 24 годы . Это можно перевести в верхний предел эффективной массы нейтрино: m v < 0,3–0,9 эВ , в зависимости от модели ядра. [ 7 ]
Измерения периода полураспада NEMO 2νββ
| Нуклид | Период полураспада, лет |
|---|---|
| 48 Что | 4.4 +0.5 −0.4 ± 0.4 ×10 19 |
| 82 Се | 9.6 ± 0.3 ± 1.0 ×10 19 |
| 96 Зр | 2.35 ± 0.14 ± 0.16 ×10 19 |
| 116 компакт-диск | 2.8 ± 0.1 ± 0.3 ×10 19 |
| 130 Te | 7,0 ± 0,9 (стат) ± 1,1 (система) ×10 20 [ 8 ] |
| 150 Нд | 9.11 +0.25 −0.22 ± 0.63 ×10 18 |
| 100 Мо | 7,11 ± 0,02 (стат) ± 0,54 (система) ×10 18 |
NEMO Максимальный нижний предел затухания 0νββ
| Изотоп | Т 1/2 (е) | Предел массы нейтрино (эВ) |
|---|---|---|
| 82 Се | 2.1×10 23 | |
| 100 Мо | 1.1×10 24 | 0.9 |
| 116 компакт-диск | 1.6×10 22 | |
| 96 Зр | 8.6×10 21 | 20.1 |
| 150 Нд | 1.8×10 22 | 6.3 |
| 48 Что | 1.3×10 22 | 29.7 |
The 96 Распад Zr особенно актуален из-за его высокой добротности и использования для поиска зависимости физических констант от времени. Геохимические измерения ZrSiO 4 позволяют сравнить его исторические и современные уровни. [ 9 ] путем извлечения результирующего 96 Мо.
Окончательные результаты NEMO-3 были опубликованы в 2018 году. [ 2 ]
Супер НЕМО
[ редактировать ]Эксперимент следующего поколения SuperNEMO находится в стадии разработки. Он основан на технологии, использованной в эксперименте NEMO-3, но будет более чем в десять раз больше. [ 10 ] Детектор SuperNEMO будет состоять из 20 модулей, каждый из которых будет содержать примерно 5 кг обогащенного излучающего изотоп двойного бета-распада в виде тонкой фольги. В настоящее время идет установка первого модуля (с использованием селена-82) в LSM, сбор данных ожидается во второй половине 2015 года. [ 11 ] По состоянию на 2019 год продолжается ввод в эксплуатацию демонстрационного модуля SuperNEMO (по сути, одного из 20 модулей всего SuperNEMO), и сотрудничество продолжает планировать строительство всего 20-модульного детектора SuperNEMO. [ 2 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «СуперНЕМО» .
- ^ Перейти обратно: а б с д Шерил, Патрик (21 октября 2018 г.). «Проект SuperNEMO и окончательные результаты NEMO-3» (PDF) .
- ^ «Международная встреча сотрудничества NEMO3 / SuperNEMO» . Кан. 13–16 октября 2014 г. Проверено 23 апреля 2015 г.
- ^ Коллаборация NEMO (9 октября 2000 г.). «Ограничения на различные моды распада Майорона 100 Для, 116 компакт-диск, 82 Се и 96 Zr для безнейтринного двойного бета-распада в эксперименте НЕМО-2» . Nuclear Physics A. 678 ( 3): 341–352. Bibcode : 2000NuPhA.678..341A . doi : 10.1016/S0375-9474(00)00326-2 .
- ^ Флэк, РЛ; для коллаборации NEMO 3 (2008). «Результаты НЕМО 3». Физический журнал: серия конференций . 136 (2): 022032. arXiv : 0810.5497 . Бибкод : 2008JPhCS.136b2032F . дои : 10.1088/1742-6596/136/2/022032 . S2CID 17244542 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ NEMO 3 Сотрудничество (2009). «Поиск безнейтринного двойного бета-распада с помощью эксперимента NEMO 3». Конференция АИП. Проц . 1078 (1078): 332–334. arXiv : 0810.0637 . Бибкод : 2008AIPC.1078..332N . дои : 10.1063/1.3051951 . S2CID 118398249 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Коллаборация НЕМО-3 (2014). «Поиск безнейтринного двойного бета-распада 100 Мо с детектором НЕМО-3». Phys. Rev. D. 89 ( 11): 111101. arXiv : 1311.5695 . Bibcode : 2014PhRvD..89k1101A . doi : 10.1103/PhysRevD.89.111101 . S2CID 9380926 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Арнольд, Р.; Ожье, К.; Бейкер, Дж.; Барабаш А.С.; Башарина-Фрешвилл, А.; Блондель, С.; Бонгранд, М.; Броудин-Бей, Г.; Бруданин В.; Кэффри, Эй Джей; Чапон, А.; Шово, Э.; Дюран, Д.; Егоров В.; Флэк, Р.; Гарридо, X.; Грозье, Дж.; Гийон, Б.; Хьюберт, доктор философии; Хьюгон, К.; Джексон, СМ; Джулиан, С.; Кауэр, М.; Клименко А.; Кочетов О.; Коновалов С.И.; Коваленко В.; Лаланн, Д.; Ламхамди, Т.; Ланг, К.; Липтак З.; Луттер, Г.; Мамедов Ф.; Маркетт, Ч.; Мартин-Альбо, Дж.; Могер, Ф.; Мотт, Дж.; Нахаб, А.; Немченок И.; Нгуен, Швейцария; Нова, Ф.; Новелла, П.; Осуми, Х.; Палька, РБ; Перро, Ф.; Пикемаль, Ф.; Рейсс, Дж.Л.; Ричардс, Б.; Рикол, Дж.С.; Транспортное средство, Р.; Саразин, X.; Симард, Л.; Шимкович, Ф.; Шитов Ю.; Смольников А.; Солднер-Рембольд, С.; Штекль И.; Сухонен Дж.; Саттон, CS; Шклярц, Г.; Томас, Дж .; Тимкин, В.; Торре, С.; Третьяк, В.И.; Уматов В.; Вала, Л.; Ванюшин И.; Васильев В.; Воробель, В.; Вылов, Ц.; Зукаускас, А.; и др. (Сотрудничество NEMO-3) (4 августа 2011 г.). «Измерение pp Распад Период полураспада 130 Te с детектором НЕМО-3». Physical Review Letters . 107 (6): 062504. arXiv : 1104.3716 . Bibcode : 2011PhRvL.107f2504A . doi : 10.1103/PhysRevLett.107.062504 . PMID. 21902318 . S2CID 12707641 .
- ^ Визер, Майкл; Де Лаэтер, Джон (2001). «Свидетельства двойного β-распада циркония-96, измеренные в 1,8×10 9 годовалых цирконов». Physical Review C. 64 ( 2): 024308. Bibcode : 2001PhRvC..64b4308W . doi : 10.1103/PhysRevC.64.024308 .
- ^ Р. Арнольд; и др. (2010). «Исследование новых физических моделей безнейтринного двойного бета-распада с помощью SuperNEMO» (PDF) . Европейский физический журнал C . 70 (4): 927–943. arXiv : 1005.1241 . Бибкод : 2010EPJC...70..927A . дои : 10.1140/epjc/s10052-010-1481-5 . S2CID 51838828 .
- ^ Гомес Малуэнда, Эктор (3 июля 2014 г.). Последние результаты эксперимента NEMO-3 и текущий статус SuperNEMO . ICHEP2014: 37-я Международная конференция по физике высоких энергий. Валенсия . Проверено 23 апреля 2015 г.
SuperNEMO в настоящее время находится в стадии строительства после этапа исследований и разработок (начавшихся в 2007 году), в ходе которого был сделан вывод о том, что все требования достижимы. Первый этап – это строительство первого модуля, которое началось в 2012 году и завершится в 2015 году, когда, как ожидается, начнется сбор данных.