Автореферат (1149402), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Из полученного отношения определено абсолютное значение массы 202 Tl, которое в терминах дефектамассы равно ∆ = −25980,2(16) кэВ.4 A Phase-Imaging Technique for Cyclotron-Frequency Measurements / S. Eliseev[et al.] // Applied Physics B: Lasers and Optics. 2014. Vol. 114. P. 107.1152,43,3Q = 2,492(30)стат(15)сист кэВQ-значение, кэВ3,3Q = 51,912(60)стат(30)сист кэВ52,352,22,952,12,752,02,551,92,351,82,151,71871,91,70Re551,61015202551,530123Te12345номер 4-часового измеренияРис. 5.
-значения 187 Re [1] и 123 Te [4], полученные в ходе измерительныхкампаний на SHIPTRAP. Черная линия и серая полоса показываютусредненное -значение и полную ошибку измерения соответственно12E-810E-88E-86E-84E-82E-8,0c-4E-8c-2E-8-6E-8-8E-8-10E-8-12E-8Номер измеренияРис. 6. Измеренные отношения циклотронных частот ионов 202 Tl+ и 133 Cs+на ISOLTRAP [2]. Черная линия и серая полоса показывают усредненное-значение со своей ошибкой измерения соответственноВ пятой главе приводятся результаты исследования и делаются соответствующие выводы.В разделе 5.1 описывается эффект зависимости времен жизни нуклида от температуры звездной среды. Представлен список нуклидовс малыми энергиями распада, период полураспада которых подверженвлиянию высокой температуры.
Для каждого нуклида из этого спискаприводятся низколежащие возбужденные ядерные состояния и их заселенность при = 30 кэВ, характерной величины для -процесса, а такжеприведены значения log и энергии наиболее значимых β-переходов. Из12этих данных следует, что наиболее интересными случаями, в которыхзаселённость уровней (указана в скобках) достаточно высока, являютсянуклиды 40 K (22 %), 107 Ag (15 %), 157 Gd (16 %), 157 Tb (16 %), 163 Dy (10 %),205Pb (24 %). Делается вывод, что для более достоверной оценки периодаполураспада этих нуклидов в высокотемпературных звездных условияхих малые -значения необходимо измерить прямым способом с высокойточностью и достоверностью, для чего ловушки Пеннинга подходят наилучшим образом.В разделе 5.2 приводится результат измерения -значения 123 Te [4].Оно оказалось равным = 51,912(67) кэВ. На основании этого результата и вышеуказанного эффекта зависимости времен жизни нуклида отвысокой температуры делается вывод о том, что при типичной температуре -процесса в 3 · 108 K период полураспада 123 Te может сократитьсявплоть до 103 лет, что более чем на 14 порядков величины отличается отего периода полураспада в земных условиях (рис.
7)., летплотность звезднойматерии г см, 10Рис. 7. Оцененный период полураспада для 123 Te в зависимости оттемпературы и плотности звездной материи ρ. Штриховой линией обозначен1/2 с учетом захвата свободных электронов при ρ = 104 г/см3В разделе 5.3 описываются способы датирования астрофизическихобъектов при использовании пары 187 Re−187 Os. Указывается на наличиеэффекта изменения периода полураспада 187 Re в звездах [1], что нужноучитывать при использовании пары 187 Re−187 Os как космохронометра.В разделе 5.4 обсуждается использование нуклида 187 Re для определения массы нейтрино.
Описывается проблема несогласованности результатов измерений граничной энергии β-спектра 187 Re, полученных приэкстраполяции графика Ферми к оси абсцисс. Так, на рисунке 8 представлены ранее полученные значения граничной энергии β-спектра 187 Re,13из которого явно видно, что они разделяются на две не согласующиесямежду собой группы. Из того же рисунка видно, что произведенные нами на установке SHIPTRAP прямые измерения -значения 187 Re хорошосогласуются с последними измерениями с помощью криогенных микрокалориметров, тем самым демонстрируя перспективность их использованиядля исследования β-спектра и определения из него массы нейтрино [1].2,80Пропорциональные счетчики2,75МикрокалориметрыЛовушка Пеннинга2,45Nesterenko-2014Arnaboldi-2003Galeazzi-2000Alessandrello-19992,50Cosulich-19922,55Ashktorab-19932,60Huster-19672,65Brodzinski-1965Q-значение 187Re, кэВ2,702,40Рис. 8.
Граничная энергия β-спектра 187 Re, полученная в ряде экспериментов.Треугольником обозначен результат = 2,492(33) кэВ, полученный в даннойработе с помощью ионной ловушки Пеннинга [1]В разделе 5.5 на основе полученного нами на установке ISOLTRAPабсолютного значения массы 202 Tl (∆ = −25980,2(16) кэВ) было определено -значение 202 Pb [2]: = ∆ (202 Pb) − ∆ (202 Tl), = −25941,4(40) + 25980,2(16) = 38,8(43) кэВ.На рисунке 9 представлены все известные случаи ε-захвата с <100 кэВ. Из него видно, что известное до этого -значение 202 Pb не позволяло сделать однозначного вывода о его ( − )-значении, которымопределяется чувствительность спектра ε-захвата 202 Pb к массе нейтрино.Полученный нами результат − = 23,5(43) кэВ однозначно указал нато, что 202 Pb как альтернативный кандидат для определения массы нейтрино сильно уступает по своим возможностям нуклиду 163 Ho, у которого − = 0,79(2) кэВ и который на сегодняшний день остается наилучшим кандидатом в секторе ε-захвата.В дополнение в разделе 5.5 приводится список нуклидов, энергии перехода которых из основного в возбужденное ядерное состояние с учетом14нуклидTbHoWPtHgPbPb178193194202205Pb163Pb205PmHg202157Pt194CsW193150Ho178TeTb163136Pm15740BrCs1506080Q - Bi , кэВQ-значение, кэВ8082Te136100100123Br82123нуклид6040200-2020-400K-захватL-захватM-захват-60Рис.
9. Нуклиды с энергией β-перехода между основными состояниями до100 кэВ в секторе ε-захвата. Справа для тех же нуклидов представлены-значения за вычетом энергии связи электрона на -, - или -атомнойоболочке. Именно малость ( − )-значений означает высокуючувствительность соответствующего β-спектра к массе нейтрино.
Значения,полученные с помощью ловушек Пеннинга, обозначены звездочкамиизвестной на сегодняшний день погрешности могли бы быть близки к нулю.Дополнительным критерием отбора являлась не слишком большая степеньзапрещения β-перехода (∆ 6 2).В разделе 5.6 изложена впервые предложенная нами идея [3] поиска сигнала от присутствия стерильных нейтрино в спектре ε-захватас помощью сочетания метода болометрии и ионной масс-спектрометрии.Приведены оценки чувствительности метода к обнаружению стерильногонейтрино.В заключении подытожены результаты и обозначены дальнейшиеперспективы развития ловушек Пеннинга для решения задач фундаментальной физики. В частности, говорится, что проект ECHo5 при детальномизучении спектра ε-захвата 163 Ho в конечном счете планирует достижениечувствительности к массе нейтрино в 0,2 эВ.
Для этого, однако, необходимо ультрапрецизионное измерение -значения 163 Ho с относительнойточностью 10−11 или лучше, что в скором будущем станет возможно намасс-спектрометре PENTATRAP, к созданию которого автор имеет непосредственное отношение6 .В приложении представлены схемы β-распадов всех нуклидов, обсуждавшихся в разделе 5.1, времена жизни которых сильно подверженывлиянию высокотемпературных звездных условий.
На схемах обозначенывсе разрешенные β-переходы между низколежащими ядерными уровнями.5 RecentResults for the ECHo Experiment / C. Hassel [et al.] // Journal of Low Temperature Physics. 2016. Vol. 184. P. 910.6 Recent Developments at the High-Precision Mass Spectrometer PENTATRAP /R. Schüssler [et al.] // JPS Conference Proceedings. 2017. Vol. 18. P. 011020.15Публикации автора по теме диссертации1. Direct Determination of the Atomic Mass Difference of 187 Re and 187 Osfor Neutrino Physics and Cosmochronology / D.A. Nesterenko, S.
Eliseev,K. Blaum, M. Block, S. Chenmarev, A. Dörr, C. Droese, P. Filianin,M. Goncharov, E. Minaya Ramirez, Yu.N. Novikov, L. Schweikhard,V.V. Simon // Physical Review C. 2014. Vol. 90. P. 042501.2. Precision Electron-Capture Energy in 202 Pb and Its Relevance forNeutrino Mass Determination / A.
Welker, P. Filianin, N.A.S. Althubiti,D. Atanasov, K. Blaum, T.E. Cocolios, S. Eliseev, F. Herfurth, S. Kreim,D. Lunney, V. Manea, D. Neidherr, Yu. Novikov, M. Rosenbusch,L. Schweikhard, F. Wienholtz, R.N. Wolf, K. Zuber // The EuropeanPhysical Journal A. 2017. Vol. 53. P. 153.3. On the keV Sterile Neutrino Search in Electron Capture / P.E. Filianin,K. Blaum, S.A. Eliseev, L. Gastaldo, Yu.N. Novikov, V.M.
Shabaev,I.I. Tupitsyn, J. Vergados // Journal of Physics G: Nuclear and ParticlePhysics. 2014. Vol. 41. P. 095004.4. The Decay Energy of the Pure s-Process Nuclide 123 Te / P. Filianin,S. Schmidt, K. Blaum, M. Block, S. Eliseev, F. Giacoppo, M. Goncharov,F. Lautenschlaeger, Yu. Novikov, K. Takahashi // Physics Letters B.2016.
Vol. 758. P. 407.5.Низкоэнергетичная ядерная изомерия / Н. С. Мартынова,С. А. Елисеев, Ю. Н. Новиков, П. Е. Филянин // Вестник СПбГУ.Серия 4: Физика. Химия. 2017. № 3. С. 236.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
