Автореферат (1149584)
Текст из файла
На правах рукописиСмирнов Михаил ВладимировичИсследование свойств нейтрино низких энергий,испускаемых искусственными источникамиСпециальность 01.04.16 —«Физика атомного ядра и элементарных частиц»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург — 2015Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университетеНаучный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорНовиков Юрий НиколаевичОфициальные оппоненты: Чечев Валерий Павлович,доктор физико-математических наук,Радиевый институт им.
В.Г. Хлопина (СанктПетербург),ведущий научный сотрудникГин Дмитрий Борисович,кандидат физико-математических наук,Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН(Санкт-Петербург),старший научный сотрудникВедущая организация:Лаборатория Ядерных проблем Объединённого Института Ядерных Исследований (Дубна)Защита состоится2016 г. вчасов на заседании диссертационногосовета Д 212.232.16 на базе Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199004, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д. 41/43, Институтнаук о Земле, ауд. 304.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. М. Горького СПбГУ.Автореферат разосланУченый секретарьдиссертационного советаД 212.232.16, к.ф.-м.н., доцент2016 г.Власников А.К.Общая характеристика работыАктуальность темы.
Нейтринная физика находится на стадии бурногоразвития. За последние два десятилетия были сделаны важные открытия в данной области физики элементарных частиц, самое значимое из которых – эторегистрация явления нейтринных осцилляций. Данное явление подтвердило гипотезу наличия массы у нейтрино, что потребовало расширения существующейСтандартной Модели (СМ) [1] физики элементарных частиц.Нейтрино является второй по распространённости частицей во Вселенной, и в то же время наиболее загадочной из всех элементарных частиц, известных на сегодняшний день. Оно участвует лишь в слабом и гравитационномвзаимодействиях с типичным сечением взаимодействия с веществом порядка10−20 барн.
Несмотря на прогресс в нейтринной физике, многие свойства нейтрино пока остаются неизвестными. К ним можно отнести абсолютную массупокоя этой частицы, тип частицы (дираковская или майорановская), количествопоколений.Законы сохранения и фундаментальные симметрии также требуют проверки в нейтринном секторе. Один из таких законов, сохранение отдельных лептонных чисел, не выполняется при нейтринных осцилляциях.Весь перечисленный спектр вопросов требует глубокого исследованияфизических свойств и природы нейтрино в различных диапазонах нейтринныхэнергий. Ряду перечисленных первостепенных проблем относятся исследования,проведённые автором диссертации.
Актуальность их заключается и в том, чтодаются конкретные рекомендации в использовании нейтринных детекторов ближайшего будущего, которые призваны решить многие проблемы этой областифизики.Целью данной работы является:1. Вычисление позиционного и энергетического разрешений гигантского нейтринного детектора HELENA для области низких энергий нейтрино.2. Определение чувствительности детекторов JUNO, RENO, LENA к регистрации СРТ-нарушения с использованием метода нейтринной осциллометрии. Исследование возможности наблюдения данного нарушения в сравнительных экспериментах с нейтрино и антинейтрино от искусственных источников.3. Исследование процесса безнейтринного двойного е-захвата, включающее всебя проведение эксперимента по определению разностей масс в изобарных триплетах на ионной ловушке SHIPTRAP (GSI), с целью установления3наиболее подходящего кандидата для поиска безнейтринного двойного езахвата.
Последующая обработка полученных экспериментальных данных.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиезадачи:1. Создать модель детектора HELENA на основе существующей модели детектора LENA, разработанной на основе программного пакета Geant4, широко используемого при моделированиях в физике элементарных частиц;2. Использовать метод Монте-Карло и статистический анализ для оценки характеристик детектора (энергетическое и позиционное разрешения) в области низких энергий нейтринного спектра;3.
На основе метода Монте-Карло провести анализ чувствительности нейтринных детекторов JUNO, LENA, RENO к регистрации СРТ-нарушенияс использованием гипотезы о существовании стерильных нейтрино;4. Провести серию экспериментальных измерений разностей масс нуклидовиз изобарных триплетов с применением прецизионного масс-спектрометра(ионной ловушки Пеннинга).Основные положения, выносимые на защиту:1. Моделирование на основе метода Монте-Карло с применение программных пакетов Geant4 и ROOT (пакет для анализа данных, разработанный вЦЕРНе), позволившее оценить энергетическое и позиционное разрешениядетектора HELENA в низко энергетичной части нейтринного спектра.2.
Анализ чувствительности к СРТ-нарушению для трёх нейтринных детекторов (JUNO, RENO, LENA) с использованием метода Монте-Карло и применение программного пакета ROOT.3. Предложение и анализ проверки СРТ-инвариантности в одном эксперименте с использованием и нейтрино, и антинейтрино, при возможности одновременного проведения измерений.4. Определение максимальной чувствительности детекторов к СРТнарушению, приводящему также к СР-нарушению в методе нейтриннойосциллометрии.5. Постановка эксперимента по измерению разностей масс в изобарных триплетах на ионной ловушке SHIPTRAP (GSI, Германия).4∙ Разработка нового метода определения разности масс по калибровочному дочернему (материнскому) иону, которая позволила достичь точность в районе 100 эВ.∙ Последующая обработка полученных экспериментальных данных, позволившая значительно улучшить существующие данные из AME(Atomic Mass Evaluation-2012) для следующих нуклидов: 124 Sn, 124 Xe,130Ba, 136 Ce.6. Предложение для поиска двойного безнейтринного е-захвата в 124 Xe с использованием гигантского нейтринного детектора следующего поколения.Научная новизна1.
Впервые была сделана оценка характеристик гигантского нейтринного детектора HELENA для низко энергетичного нейтринного спектра.2. Впервые сделано предложение по проверке СРТ-инвариантности в прямоми одновременном эксперименте с нейтрино и антинейтрино на основанииметода нейтринной осциллометрии с применением строящихся детекторовиз жидкого сцинтиллятора.3. Впервые предложен метод по одновременному и прямому измерению разностей масс для дочернего и материнского нуклидов в ионной ловушке.4. Впервые сделано предложение по поиску безнейтринного двойного езахвата в 124 Xe с применением гигантского нейтринного детектора.Практическая значимость диссертационной работы определяется конкретными предложениями по исследованию свойств нейтрино и процессов, связанных с ним, в нейтринных проектах RENO и JUNO, которые приняты к реализации. Помимо этого, новый метод одновременного измерения разностей масснуклидов сможет дать новый импульс дальнейшим измерениям разностей масснуклидов на уже имеющихся ионных ловушках.Апробация работы.
Основные результаты по теме диссертации изложены в 4-х публикациях в журналах, рекомендованных ВАК, 5 представлены втезисах докладов. Публикации в реферируемых журналах:∙ D.A. Nesterenko, K. Blaum, M. Block, C. Droese, S. Eliseev, F. Herfurth, E.Minaya Ramirez, Yu.N. Novikov, L. Schweikhard, V.M.
Shabaev, M.V. Smirnov,I.I. Tupitsyn, K. Zuber, and N.A. Zubova, Double- transformations in isobarictriplets with mass numbers A = 124, 130, and 136 // Phys. Rev. C 86 044313,(2012).5∙ K.K. Loo, D. Bick, T. Enqvist, D. Hellgartner, M. Kaiser, S. Lorenz, M. Meloni,M. Meyer, R. Möllenberg, L. Oberauer, M. Soiron, M. Smirnov, A. Stahl,W.H. Trzaska, B. Wonsak, M. Wurm, Neutrino flavor sensitivity of large liquidscintillator detectors // Physics Procedia 61 488, (2015).∙ M.
Wurm, D. Bick, T. Enqvist, D. Hellgartner, M. Kaiser, K.K. Loo, S. Lorenz,M. Meloni, M. Meyer, R. Möllenberg, L. Oberauer, M. Soiron, M. Smirnov,W.H. Trzaska, B. Wonsak, Low-energy neutrino astronomy in LENA // PhysicsProcedia 61 376, (2015).∙ M.V. Smirnov, K.K. Loo, Y.N. Novikov, W.H. Trzaska and M. Wurm, Asearch for neutrino-antineutrino mass inequality by means of sterile neutrinooscillometry // Nucl.
Phys. B 900 104, arXiv:1505.02550 [hep-ex], (2015).Основные результаты работы докладывались на конференциях и семинарах:WE-Heraeus Seminar on ”Exploring the Neutrino Sky and Fundamental ParticlePhysics on the Megaton Scale“, (Германия, Бад-Хоннеф, 2013); Physics Days 2014,(Финляндия, Тампере, 2014); КМУС 2014, (Россия, Санкт-Петербург, ПИЯФ,2014); ОМУС 2015, (Россия, Дубна, 2015); Physics Days 2015, (Финляндия, Хельсинки, 2015); Доклад на семинаре ОФВЭ, (Россия, Санкт-Петербург, ПИЯФ,2015); TAUP-2015, (Италия, Турин, 2015).Объем и структура диссертации.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
