Диссертация (1149585), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Суммарная энергия такихгамма-квантов как раз и должна равняться энергии самого уровня, хотя стоит отметить, чтобудет испускаться каскад гамма-квантов, а не одиночный квант с энергией 2790.41(9) кэВ. Новременное разрешение детектора, составляющее наносекунды, не позволит их различить. Наиболее вероятные гамма-кванты при разрядке уровня 2790.41(9) кэВ показаны на Рисунке 6.18.Поскольку ксенон является инертным газом, то добавление его внутрь детектора не вызоветникаких химических реакций с молекулами жидкого сцинтиллятора, тем самым не испортятсяего характеристики.
Исходя из основного закона радиоактивного распада, можно оценить количество событий, которое будет происходить внутри детектора в зависимости от массы исследуемого вещества. Результат представлен на Рисунке 6.19. Конечно, эффективность регистрации де-78∼Рисунок 6.18: Наиболее вероятные гамма-кванты при разрядке уровня 2790.41(9) кэВ. Всезначения даны в кэВ [84]amount of events1 year2 years5 years10 years10110002000300040005000mass of6000700080009000 10000124Xe, [kg]Рисунок 6.19: Ожидаемое количество событий безнейтринного двойного e-захвата взависимости от массы 124 Xe.
Результат представлен для четырёх разных времён экспериментатектора внесёт некоторые корректировки в идентификацию двойного безнейтринного e-захвата,что может потребовать дополнительного увеличения статистики.79ЗаключениеДанная диссертационная работа посвящена исследованию свойств нейтрино низких энергий,полученных от искусственных источников. Особое внимание уделяется двум фундаментальнымвопросам:– Проверке СРТ-инвариантности в рамках метода нейтринной осциллометрии с применением стерильных нейтрино.– Исследованию процесса безнейтринного двойного е-захвата с использованием прецизионной масс-спектрометрии.В соответствие с проведёнными исследованиями, на защиту выносятся следующиеположения.1.
Моделирование на основе метода Монте-Карло с применение программных пакетовGEANT4 и ROOT позволило оценить энергетическое и позиционное разрешение детектора HELENA в низко энергетичной части нейтринного спектра. Полученные результатыпланируется использовать для дальнейшего моделирования нейтринных взаимодействий вдетекторе.2. На основе метода нейтринной осциллометрии, проведён анализ чувствительности к СРТнарушению для трёх нейтринных детекторов (JUNO, RENO, LENA). В анализе использовался метод Монте-Карло с применение программного пакета ROOT.
Максимальное значение чувствительности к СРТ-нарушению для наиболее вероятных осцилляционных параметров составило 0.5% для детектора JUNO. Данный анализ является первым предложением проверки СРТ-инвариантности в одном эксперименте с использованием и нейтрино,и антинейтрино, при возможности одновременного проведения измерений.3. Постановка эксперимента по измерению разностей масс в изобарных триплетах на ионнойловушке SHIPTRAP (GSI, Германия).– 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, 130 Ba,136Ce.804.
На основе экспериментальных данных, сделано предложение для поиска двойного безнейтринного е-захвата в124Xe с использованием гигантского нейтринного детектора.Проделанные исследования являются необходимыми для постановки и проведения реальныхэкспериментов в готовящихся к реализации нейтринных проектах JUNO и RENO.81БлагодарностиАвтор хотел бы выразить свою признательность за содействие при создании данной работы:– Научному руководителю д.ф.-м.н. проф.
Юрию Николаевичу Новикову.– Dr. Michael Block, Dr. Klaus Blaum за создание условий для проведения эксперимента наустановке SHIPTRAP.– к.ф.-м.н. Дмитрию Александровичу Нестеренко за помощь в проведении эксперимента.– к.ф.-м.н. Сергею Александровичу Елисееву за помощь в обработке экспериментальныхданных.– Dr. Wladyslaw Trzaska за создание хороших условий для работы и плодотворные дискуссии.– Kai Loo за активное обсуждение и участие в процессах компьютерного моделирования.– Dr. Michael Wurm за обсуждение ряда ключевых вопросов диссертации.– д.ф.-м.н.
проф. Евгению Хакимовичу Ахмедову за ценные замечания.– Преподавательскому составу кафедры ядерно-физических методов исследования физического факультета СПбГУ за квалифицированную подготовку.82Список литературы[1] W. Buchmuller and C. Ludeling, Field Theory and Standard Model // arXiv:hep-ph/0609174,(2006).[2] Y. Fukuda et al.
[Super-Kamiokande Collaboration], Evidence for oscillation of atmosphericneutrinos // Phys. Rev. Lett. 81 1562, arXiv:hep-ex/9807003, (1998).[3] J. Chadwick, Possible Existence of a Neutron // Nature 192 312 (1932).[4] E. Fermi, Towards the Theory of -Rays // Z. Phys. 88 161, (1934).[5] F. Reines and C.L. Cowan, Detection of the free neutrino // Phys. Rev.
Lett. 92 830, (1953).[6] R. Davis, An attempt to detect the anti-neutrinos from a nuclear reactor by the37Cl(n,e− )37 Arreaction // Phys. Rev. 97 766, (1955).[7] M. Goldhaber, L. Grodzins and A.W. Sunyar, Helicity of neutrinos // Phys. Rev. 109 1015, (1958).[8] B. Pontecorvo, Mesonium and anti-mesonium // Sov. Phys. JETP 6 429, (1957).[9] G. Danby, J-M. Gaillard, K. Goulianos, L. M. Lederman, N.
Mistry, M. Schwartz and J.Steinberger, Observation of High-Energy Neutrino Reactions and the Existence of Two Kindsof Neutrinos // Phys. Rev. Lett. 9 36, (1962).[10] M. Carena, A. de Gouvea, A. Freitas and M. Schmitt, Invisible Z boson decays at e+ e− colliders// Phys. Rev. D 68 113007, arXiv:hep-ph/0308053, (2003).[11] K. Kodama et al. [DONUT Collaboration], Observation of tau neutrino interactions // Phys. Lett.B 504 218, arXiv:hep-ex/0012035, (2001).[12] C. Kraus, B. Bornschein, L. Bornschein, J. Bonn, B. Flatt, A.
Kovalik, B. Ostrick, E.W. Otten,J.P. Schall, T. Thümmler, C. Weinheimer, Final results from phase II of the Mainz neutrino masssearch in tritium // Eur. Phys. J. C 40 447, (2005).[13] H. A. Bethe, Energy Production in Stars // Phys. Rev. 55 434, (1939).[14] C.F. v. Weizsacker, Über Elementumwandlungen im Innern der Sterne // Physik. Zeitschr. 38 176,(1937).83[15] J.N. Bahcall, A.M. Serenelli and S.
Basu, 10,000 standard solar models: a Monte Carlo simulation// Astrophys. J. Suppl. 165 400, arXiv:astro-ph/0511337, (2006).[16] C. Pena-Garay and A. Serenelli, Solar neutrinos and the solar composition problem //arXiv:0811.2424 [astro-ph], (2008).[17] R.M. Bionta et al. [IBM Collaboration], Observation of a neutrino burst in coincidence withsupernova 1987A in the Large Magellanic Cloud // Phys.
Rev. Lett. 58 1494, (1987).[18] K.S. Hirata et al. (Kamiokande Collaboration), Observation in the Kamiokande-II detector of theneutrino burst from supernova SN1987A // Phys. Rev. D 38 448, (1988).[19] S. Ando and K. Sato, Relic neutrino background from cosmological supernovae // New J. Phys.6 170, arXiv:astro-ph/0410061, (2004).[20] S. Dye, Geo-neutrinos and the Radioactive Power of the Earth // Rev.
Geophys. 50 3007,arXiv:1111.6099 [nucl-ex], (2012).[21] T. Araki et al. [KamLAND Collaboration], Experimental investigation of geologically producedantineutrinos with KamLAND // Nature 436 499, (2005).[22] F. Halzen and D. Hooper, Prospects for detecting dark matter with neutrino telescopes in lightof recent results from direct detection experiments // Phys. Rev. D 73 123507, arXiv:hepph/0510048, (2006).[23] P.E.
Filianin, K. Blaum, S.A. Eliseev, L. Gastaldo, Y.N. Novikov, V.M. Shabaev, I.I. Tupitsynand J. Vergados, On the keV sterile neutrino search in electron capture // J. Phys. G 41 095004,arXiv:1402.4400 [hep-ph], (2014).[24] M. Cribier et al., A proposed search for a fourth neutrino with a PBq antineutrino source // Phys.Rev. Lett.
107 201801, arXiv:1107.2335 [hep-ex], (2011).[25] Yu.N. Novikov, T. Enqvist, A.N. Erykalov, F.v.Feilitzsch, J. Hissa, K. Loo, D.A. Nesterenko,L. Oberauer et al., Neutrino oscillometry at the next generation neutrino observatory //arXiv:1110.2983, (2011).[26] V.I. Lyashuk and Y.S. Lutostansky, Intensive neutrino source on the base of lithium converter //arXiv:1503.01280 [physics.ins-det], (2015).[27] T. Lasserre and H.W. Sobel, Reactor neutrinos // Comptes Rendus Physique 6 749, arXiv:nuclex/0601013, (2005).[28] C.
Aberle et al., Whitepaper on the DAEdALUS Program // arXiv:1307.2949, (2013).84[29] B. Aharmim et al. [SNO Collaboration], Combined Analysis of all Three Phases of Solar NeutrinoData from the Sudbury Neutrino Observatory // Phys. Rev. C 88 025501, arXiv:1109.0763 [nuclex], (2013).[30] Е.Х.
Ахмедов, Осцилляции в схемах с тремя и более типами нейтрино // Успехи физическихнаук 174 121-130, (2004).[31] С.М. Биленький, Массы, смешивание и осцилляции нейтрино // Успехи физических наук173 1171–1186, (2003).[32] K. A. Olive et al. [Particle Data Group Collaboration], Review of Particle Physics // Chin. Phys.C 38 090001, (2014).[33] S.M. Bilenky, On the phenomenology of neutrino oscillations in vacuum // arXiv:1208.2497[hep-ph], (2012).[34] L. Wolfenstein, Neutrino Oscillations in Matter // Phys. Rev. D 17 2369, (1978).[35] С.П. Михеев, А.Ю.
Смирнов, Resonance Amplification of Oscillations in Matter andSpectroscopy of Solar Neutrinos // Ядерная физика 42 1441, (1985).[36] A.Y. Smirnov, The MSW effect and solar neutrinos // arXiv:hep-ph/0305106, (2003).[37] A. Aguilar-Arevalo et al. [LSND Collaboration], Evidence for neutrino oscillations from theobservation of anti-neutrino(electron) appearance in a anti-neutrino(muon) beam // Phys. Rev.
D64 112007, arXiv:hep-ex/0104049, (2001).[38] A.A. Aguilar-Arevalo et al. [MiniBooNE Collaboration], A Search for electron neutrinoappearance at the Δ2 ∼ 1eV2 scale // Phys. Rev. Lett. 98 231801, arXiv:0704.1500 [hep-ex],(2007).[39] W. Hampel et al. [GALLEX], Final results of the Cr-51 neutrino source experiments in GALLEX// Phys. Lett., B420 114, (1998).[40] M. Altmann et al. [GNO], Complete results for five years of GNO solar neutrino observations //Phys. Lett., B616 174, arXiv:hep-ex/0504037, (2005).[41] G. Mention, M.
Fechner, T. Lasserre, T.A. Mueller, D. Lhuillier, M. Cribier and A. Letourneau,The Reactor Antineutrino Anomaly // Phys. Rev., D 83 073006, arXiv:1101.2755 [hep-ex], (2011).[42] K.N. Abazajian, M.A. Acero, S.K. Agarwalla, A.A. Aguilar-Arevalo, C.H. Albright, S. Antusch,C.A. Arguelles and A.B. Balantekin et al., Light Sterile Neutrinos: A White Paper //arXiv:1204.5379 [hep-ph], (2012).[43] J. Kopp, P.A.N. Machado, M. Maltoni and T. Schwetz, Sterile Neutrino Oscillations: The GlobalPicture // JHEP 1305 050 arXiv:1303.3011 [hep-ph], (2013).85[44] C. Giunti and M. Laveder, 3+1 and 3+2 Sterile Neutrino Fits // Phys.
Rev. D 84 073008,arXiv:1107.1452 [hep-ph], (2011).[45] G. Mangano and P. D. Serpico, A robust upper limit on Neff from BBN, circa 2011 // Phys. Lett.B701 296, arXiv:1103.1261, (2011).[46] C. Arpesella et al. [Borexino Collaboration], First real time detection of Be-7 solar neutrinos byBorexino // Phys. Lett.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
