Диссертация (1149404), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Это значение и было нами измерено на массспектрометре Shiptrap [4], точное и достоверное значение которого будет способствовать вдальнейшем правильному расчету отношения (187 Os/186 Os)initial .Существует еще целый ряд эффектов, которые так или иначе могут влиять на отношение распространенностей 186 Os и 187 Os в звезде.
В обширной работе 1983 года по изучениюпары Re/Os с точки зрения ядерной космохронологии [118] были перечислены и учтены врасчетах все известные на тот момент эффекты. На основе полученных теоретических расчетов и известных тогда экспериментальных данных была получена оценка возраста нашейГалактики: 11 . . 15 Гига лет.
Там же отмечалось, что учет усиленной скорости распада70Рисунок 5.8 — Схема возбужденных состояний в 187 Re и 187 Os с указанием спина , энергиивозбуждения и температурной заселенности каждого -го уровня. Значения рассчитаны для температуры = 30 кэВ. Расположение 187 Re относительно 187 Osприведено для случая нейтральных атомов.
При увеличении степени ионизации 187 Re его-значение увеличивается вплоть до 73 кэВ в случае голого ядра.187Os и 187 Re при высоких температурах сильно повлиял на конечный результат и позволилполученному значению лежать в разумных границах.5.4Нуклид187Re для определения массы нейтриноКак отмечалось в разделе 1.1, изучение спектра β-распада является прямым модельнонезависимым способом определения массы нейтрино, а нуклиды с малой энергией β-распадаобладают наибольшей чувствительностью к ν .
Нуклид 187 Re обладает очень малой энергиейраспада в 2.5 кэВ1 , а поэтому выделяется особым интересом [119].Эксперимент MARE [120] (Microcalorimeter Arrays for a Rhenium Experiment), основанный на криогенной микрокалориметрии, планирует достичь точность 0.2 эВ в определениимассы нейтрино за 10 лет набора статистики при использовании 105 детекторов. Для достижения такой высокой точности в конечном счете требуется прямое определение -значения187Re с точность не хуже 1 эВ, но из другого по методике и независимого эксперимента.Однако, на первых этапах развития методики криогенной микрокалориметрии с возможностью измерения массы нейтрино на уровне 10 эВ точности -значения в несколько десятковэВ вполне достаточно.До настоящего времени, -значение 187 Re определялось только при анализе измеренного спектра его β− -распада. -значение можно получить как один из параметров фитаβ-спектра в предположении нулевой массы нейтрино.
На Рис. 5.9 представлены результатывсех известных на сегодняшний день измерений -значения 187 Re, включая полученное нами1на сегодняшний день эта энергия в 2.467(2) кэВ [66] является самой малой в секторе β-распада изосновного в основное ядерное состояние71значение в ловушке Пеннинга.
Видно, что все данные формируют две не согласующиеся группы значений. Так, значения, полученные с помощью пропорциональных счетчиков лежатвыше, а значения, полученные c помощью микрокалориметров, лежат значительно ниже (исключение составляет только значение, полученное в Cosulich-1992 [121]). Результат из работыArnaboldi-2003 [119], полученный с помощью техники криогенной микрокалориметрии, является наиболее точным: 2466.1(0.8)стат (1.5)сист эВ. Однако, ввиду существующего разногласиямежду некоторыми другими значениями, возникла необходимость независимого прямогоизмерения -значения 187 Re. В ходе проведенного нами такого измерения -значения в ловушке Пеннинга на масс-спектрометре Shiptrap был получен результат 2492(30)стат (15)систэВ, который хорошо согласуется с результатом микрокалориметров.
Наши измерения показали, что при измерении крайне малых энергий распада пропорциональные счетчики даютзначительную систематическую ошибку, в то время как микрокалориметры дают гораздоболее точное значение (по крайней мере на уровне точности 33 эВ – точности наших прямыхизмерений). Таким образом, можно сделать вывод, что измерение спектра β− -распада 187 Reс помощью криогенных микрокалориметров является перспективным методом для определения массы нейтрино. Однако в этом случае требуется значительный набор статистики дляисключения неопределённости, связанной с формой запрещённого β-спектраПропорциональные счетчикиМикрокалориметрыNesterenko-2014Arnaboldi-2003Galeazzi-2000Alessandrello-1999Cosulich-1992Ashktorab-1993Huster-1967Brodzinski-1965Q-значение187Re (кэВ)Ловушка ПеннингаРисунок 5.9 — -значения 187 Re, полученные из работ Brodzinski-1965 [122], Huster-1967[123], Ashktorab-1993 [124], Cosulich-1992 [121], Alessandrello-1999 [125], Galeazzi-2000 [126],Arnaboldi-2003 [119] и Nesterenko-2014 [4].725.5Нуклид202Pb и другие возможные кандидаты для определениямассы нейтриноВ секторе ε-захвата наибольшая чувствительность к массе нейтрино достигается, когда значение (ε − ) мало.
Так, в случае 163 Ho ε-захват возможен для атомных оболочекначиная с MI и выше, для которых, например, (ε − ) = 0.79 кэВ и (ε − ) = 2.4 кэВ.Тем не менее, возможно существование других кандидатов, для которых (ε − ) не выше,чем у 163 Ho и они могли бы служить альтернативными случаями для определения массынейтрино из кинематики распада. Нашей группой были предприняты полномасштабные поиски новых кандидатов. Для достоверной идентификации кандидата, его значение (ε − )должно быть известно на уровне 1 кэВ или лучше. Обычно энергии связи электронов известны с точность не хуже нескольких эВ, что нельзя сказать о полных энергиях распада ε , для которых погрешность иногда может достигать десятков кэВ. На Рис.
5.10 слевапредставлены все известные случаи ε-захвата с ε 6 100 кэВ, а справа для того же наборануклидов показаны значения (ε − ). Видно, что, например, для 150 Pm, 194 Hg и 202 Pb значения (ε − ) с учетом существующих погрешностей могут быть близки к нулю. Поэтомудля того, чтобы сделать картину более определенной в 2008 году был подан запрос в ISOLDE(CERN) на предоставление пучкового времени, в ходе которого соответствующие нуклидымогли бы быть получены и массы их измерены на масс-спектрометре Isoltrap [127]. Запросбыл одобрен на эксперименты с 194 Hg и 202 Pb.
Первыми были произведены измерения массыдля пары 194 Hg −194 Au показавшие, что K-захват в этом случае энергетически невозможен,а для L-захвата (ε − ) = 15(4) кэВ [47]. Затем, в 2015 были произведены измерения массы202Pb [5] с нашим непосредственным участием.В ходе проведенных нами на Isoltrap измерений массы 202 Pb и учитавая ранее измеренное на Isoltrap значение массы 202 Tl, было определено -значение для 202 Pb и полученрезультат, равный 38.8(43) кэВ [5].
Энергия связи К-электрона в свинце = 85.53 кэВ, азначит K-захват энергетически невозможен. Для L-захвата (ε − ) = 23.5(43) кэВ, чтово много раз больше значения для I-захвата в 163 Ho, которое равно всего лишь 0.79 кэВ.Кроме того, существует еще несколько трудностей в использовании 202 Pb для определенияν . Во-первых, его энергия распада является относительно большой для измерения спектрас помощью криогенных микрокалориметров [19; 128][129], существующих на сегодняшнийдень.
Поэтому либо можно адаптировать уже существующие микрокалориметрические детекторы для большего диапазона поглощаемых энергий, либо создать новый тип детекторов,пригодных для этих энергий. Во-вторых, дочерний нуклид 202 Tl является радиоактивным спериодом полураспада 1/2 = 12.3 дней, что будет создавать определенный фон в микрокалориметрическом спектре. Поэтому 202 Pb как кандидат значительно уступает по удобству егоиспользования и по максимально достижимой чувствительности к ν по сравнению с 163 Ho,который пока что остается наилучшим кандидатом для определения ν в секторе ε-захвата.HgPbPb202205PtW194193178HoTb163157CsPm150Te80Q - Bi (кэВ)80Q (кэВ)136BrPb205100100123Pb20282Hg194WPt193178TbPmCsTeHo16315715013612382Br7360406040200-2020-400нуклид-60K-захватL-захватM-захватнуклидРисунок 5.10 — Слева показаны все известные случаи ε-захвата с ε 6 100 кэВ, справа длятех же случаев показаны ε за вычетом энергии связи электрона на K, L или M оболочке.Наибольшая чувствительность к массе нейтрино достигается, когда (ε − ) & 0.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
