76 ge gerda
Download
1 / 34

П оиск безнейтринного двойного бета-распада 76 Ge . Проект GERDA . Кирпичников И. В. , ИТЭФ - PowerPoint PPT Presentation


  • 190 Views
  • Uploaded on

П оиск безнейтринного двойного бета-распада 76 Ge . Проект GERDA . Кирпичников И. В. , ИТЭФ. Germany,Italy,Russia, Poland, Belgium, China, Switzerland 95 physicists, 17 institutions Russia: KI, ITEP, INR, JINR. ПРОЕКТ GERDA. Целью проекта GERDA является создание установки

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' П оиск безнейтринного двойного бета-распада 76 Ge . Проект GERDA . Кирпичников И. В. , ИТЭФ' - lajos


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
76 ge gerda

Поиск безнейтринного двойного бета-распада76Ge.Проект GERDA.Кирпичников И. В., ИТЭФ

Germany,Italy,Russia,

Poland, Belgium, China, Switzerland

95 physicists,

17 institutions

Russia:

KI, ITEP, INR, JINR


ПРОЕКТ GERDA

Цельюпроекта GERDA является создание установки

нового поколения ипоиск безнейтринного двойного

бета-распада 76Ge.

Основная концепция эксперимента:

сборка кристаллов из обогащённого до 86 % 76Ge помещается в криостат с жидким аргоном. Минимум конструкционных материалов.

2


Достоинства Ge детекторов

Источник (Ge-76) =

= детектор (HP Ge)

Возможность изготовления

детекторов большой массы

Высокая эффективность

регистрации (около 100%)

независимо от массы

детектора

Очень чистый исходный материал

Низкий собственный фон

Рекордное разрешение

(ΔЕ ~ 4 кэв)

Максимальная чувствительность.

Нет фона 2b2nu-распада

Высокое обогащение

7.7 %  86 %

Lim T1/2 ~k·(M·ε·t / B·∆E)1/2

M – масса мишени, к – содержание активного изотопа (%%) ,

ε – эффективность детектора, В – уровень фона (соб.кэв кг год),

∆E – разрешение детектора, t – время измерений


Detector

Mass, g

HV,V

Status

Enriched

ANG 1

958

3500

Operatig in GERDA

ANG 2

2833

4000

Operating in GERDA

ANG 3

2391

3000

Operating in GERDA

ANG 4

2372

3000

Operating in GERDA

ANG 5

2746

1800

Operating in GERDA

RG 1

2110

4500

Operating in GERDA

RG 2

2166

4000

Operating in GERDA

RG 3

2087

3300

Operating in GERDA

total

17.663

Детекторы из обогащённого Ge


Claim: 4.2σ evidence for 0νββ

Best fit: 1.19 x10**25 y

PSA analysis (MPLA21,2006):

Коллаборации Гайдельберг-Москва во главе с Клапдором объявила в 2001 году о наблюдении 2b0nu-распада .

(2.23 + 0.44 – 0.31)x10**25 y (6σ)

Ettore Fiorini, TAUP-2005,

Zaragoza, September 12, 2005:


GERDA: Claim: 4.2σ evidence for 0νββ Фазы эксперимента

ФАЗА I: 17.6 кгобогащенного Ge (86% Ge-76)8 детекторовэкспериментов H-M и IGEX

3 года измерений, если фон ~ 10-2cts/(keVkgyr)

(проверка резудьтатовгруппы H-M)

Начало – осень 2010, Gran Sasso

T1/2 > 3 x 1025 yr <mn> < 270 meV

ФАЗА II:около 40 кгобогащенного Ge(85% Ge-76)8 детекторовэкспериментов H-M и IGEX (17.9 кг)+ (25-30)кгдетекторов из обогащенного Ge типа BEGe.

Если фон =10-3 cts/(keVkgyr) T1/2 > 1.5 1026 yr в течении 3 летизмерений

<mn> < 110 meV

6


Схема установки Claim: 4.2σ evidence for 0νββ

Размеры криостата:

Ø4 м, h=6 м

Объём 70 куб.м.

Криостат установлен

внутри бака с водой.

Размеры бака:

Ø10 м, h=~9м

Объём 630 куб.м.

Установка размещена

в LNGS,

1400 мпод землёй

(3800 мвэ)

7


Общий вид Claim: 4.2σ evidence for 0νββ Ge-детектора и сборки

детекторов в Iй ФАЗЕ эксперимента GERDA.

10


Test.doc Claim: 4.2σ evidence for 0νββ

Детекторы использовавшиеся при тестовых измерениях

детектор

полная масса,

грамм

содерж.

Ge-76,

%%

рабочее

напряж.,

вольт

GTF45

2.312

7.9

3000

GTF32

2.321

7.9

3000

GTF112

2.957

7.9

3000

7.590

RG1

2.110

85

4500

ANG4

2.372

85

3000

RG2

2.166

85

4000

6.648

2010-2011 гг. Тестовые измерения.

Детекторы,

использованные при тестовых измерениях.


Начало измерений Claim: 4.2σ evidence for 0νββ осень 2010:

неожиданно большой фон Ar-42.


position Claim: 4.2σ evidence for 0νββ

top

Middle

bottom

R12,gtf

30.68 d

13.02-16.03.11

Norm

gtf45

gtf32

Gtf112

R14,enr

7.1 d

21.08-28.08.11

50 cm high

Rg1

Ang4

Rg2

R15,enr

16.02 d

30.06-25.07.11

Norm

Rg1

Ang4

Rg2

R16, enr

8.9 d

1.08-10.08

Norm

Rg1

Ang4

Rg2

R16, gtf

8.9 d

1.08-10.08

70 cm high

gtf32

gtf45

gtf112

R17 enr

6.0 d

11.08-17.08

Norm

Rg1

Ang4

Rg2

R17 gtf

6.0 d

11.08-17.08

70 cm high

gtf32

gtf45

gtf112

R18 enr

6.0 d

17.08-22.08.11

Norm

Rg1

Ang4

Rg2

R18 gtf

6.0 d

17.08-22.08.11

Norm

gtf32

gtf45

gtf112

R19, enr

2.8 d

25.08-28.08.11

80 cm high

gtf32

gtf45

gtf112

R20, enr

6.7 d

31.08-6.09.11

120 cm high

Rg1

Ang4

Rg2

R20, gtf

6.7 d

31.08-6.09.11

- 25 cm low

gtf32

gtf45

gtf112

R21, enr

13.65 d

5.09-19.09.11

60 cm high

Rg1

Ang4

Rg2

R21, gtf

13.65.d

5.09-19.09.11

- 25 cm low

gtf32

gtf45

gtf112

R22,enr

15.73 d

19.09-16.10.11

- 25 cm low

Rg1

Ang4

Rg2

R22,gtf

15.73 d

19.09-16.10.11

- 25 cm low

gtf32

gtf45

gtf112

Тестовые экспозиции 2011 года


Установка мини-экрана Claim: 4.2σ evidence for 0νββ (minishroud) : цилиндр из 50 мк медной фольги диаметром 115 мм и высотой 45 см.

Экран заземлён. На внешней поверхности детекторов +(3-4) кв.


Эффект мини-экрана Claim: 4.2σ evidence for 0νββ


Фон : Claim: 4.2σ evidence for 0νββ 79 дней измерений с необогащёнными Ge-76.Недостатки – продолжение достоинств. Предельно малый уровень фона означает предельно большое время измеренийдля точной его оценки.


Первые измерения с детекторами из обогащённого германия.

Спектр в области 2b2nu-распада


Эффект мини-экрана в области ожидаемого

2b0nu-эффекта

(детекторы из природного Ge,79 дней измерений).


Измерения с обогащёнными детекторами.

2037 keV

<1950-2150 keV>

BI=0.045 events/kev kg year

3 детектора (1 струна)

36.9 дней


Измерения с обогащёнными детекторами. Недостатки – продолжение достоинств. Предельно малый уровень фона означает предельно большое время измеренийдля точной его оценки.

2037 k eV

1 событие в 200 кэв интервале (1950-2150).

Формально <BI>=0.018соб/кэв кг год


9 2011
Монтаж полной сборки детекторами.Измерения начаты 9 ноября 2011 г.


12 9 2011
Первые результаты с полной сборкой (12 дней)Измерения начаты 9 ноября 2011 г.

total counts between 1939 and 2139 keV

Detector 0: 1Detector 1: 0Detector 2: 0Detector 3: 0Detector 4: 0Detector 5: 1Detector 6: 0Detector 7: 0Detector 8: 0Detector 9: 1Detector 10: 0

BI ---> 0.012 ev /keV*kg*y

BI ---> 0.018 ev /keV*kg*y

Mass of enriched Ge detectors: 17.671 kg

Mass of natural Ge detectors: 7.59 kg


Одновременно с работами с детекторами основной установки GERDA проводились исследования возможности подавления фона путём регистрации сцинтилляций в жидком аргоне на установке LArGe-test facility. Получены впечатляющие результаты.


Подавление Комптона от пика 2.615 Мэв превышает 5000. Рассматривается возможность применении метода в 1-ой фазе эксперимента.


Подготовка 2-ой фазы эксперимента.

1. Закуплены 37 кг обогащённого германия

2. Идёт процесс выращивания кристаллов.

3. Все детекторы будут изготовлены к концу 2012 года

( типа BEGe)


итоги эксперимента.

1. Монтаж установки GERDA завершён летом 2010 года.

2. С осени 2010 года на установке ведутся тестовые измерения.

Все узлы установки работают стабильно.

3. Неожиданно высокий фон Ar-42 (К-42) удалось значительно снизить.

В области 2b2nu-эффекта фон Ar-42 (К-42) составляет около 8% от

измеренного спектра. Вклад других источников фона мал.

4. Фон в области 2b0nu-эффекта измерянный при помощи детекторов из

природного германия составляет 0.074 соб/кэв кг год.

Оценка этогофона для детекторов из обогащённого германия показала

что его величина существенно ниже ( 0.01-0.02 соб/кэв кг год ).

5. 1 ноября начаты измерения в полной геометрии (8 детекторов из

обогащённого германия).

6. Ведётся подготовка 2-ой фазы:

а) закуплены и прошли дополнительную очистку 37 кг обогащённого

германия

б) начато выращивание кристаллов Ge-76

в) все новые детекторы будут изготовлены до конца 2012 года (типа

BEGe)

7. Проверена система оптического подавления фона


Gerda-EXO эксперимента.

Ge. M=17.6 ε=100 % B=0.04 ∆E=5 keV

Lim T1/2 = k·(M·ε·t / B·∆E)1/2= k· (17.6·1·t / 0.04·5) ½ = 8.4· k·t

Xe. M=63 ε= 0.65 B=0.004 ∆E=200 keV

Lim T1/2 = k·(M·ε·t / B·∆E)1/2= k· (63·0.65·t / 0.004·300) ½ = 4.8 · k·t


Matrix elements эксперимента.


2b0nu
2b0nu- эксперимента.распад?


Klapdor data
Klapdor data эксперимента.


Почему германий ? эксперимента.

Lim T1/2 = k·(M·ε·t / B·∆E)1/2

M – масса мишени, к – содержание активного изотопа,

ε – эффективность детектора, В – уровень фона (соб /кэв кг год), ∆E – разрешение детектора, t – время измерений


ПРОЕКТ эксперимента. GERDA

Цельюпроекта GERDA является создание установки нового поколения и поиск безнейтринного двойного бета-распада 76Ge.

Обнаружение и исследование безнейтринного двойного бета распада (20-распад) представляет физикам уникальную возможность выхода за рамки Стандартной Модели Электрослабого Взаимодействия. Существование процесса означает нарушение лептонного числа, наличие у нейтрино массы и его майорановскую природу.

Обнаружение осцилляций нейтринопоказало,что нейтрино является массивной частицей. Однако вопрос о природе нейтрино, абсолютной шкале и иерархии масс остаётся открытым.

34


ad