1 / 30

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОЙНОГО БЕТА-РАСПАДА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ NEMO -3 .

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОЙНОГО БЕТА-РАСПАДА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ NEMO -3. А.С. Барабаш 1) , В.Б. Бруданин 2) (коллаборация NEMO) 1) Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва 2) Объединенный институт ядерных исследований, Дубна.

guy
Download Presentation

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОЙНОГО БЕТА-РАСПАДА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ NEMO -3 .

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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОЙНОГО БЕТА-РАСПАДА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ NEMO-3. А.С. Барабаш1) , В.Б. Бруданин2) (коллаборация NEMO) 1) Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва 2) Объединенный институт ядерных исследований, Дубна

  2. NEMO-3 Collaboration(Neutrino Ettore Majorana Observatory) 60 physicists, 17 labs 2 24/08/2014

  3. КОЛЛАБОРАЦИЯNEMO-3 • CENBG, IN2P3-CNRS et Université de Bordeaux, France • IReS, IN2P3-CNRS et Université de Strasbourg, France • LAL, IN2P3-CNRS et Université Paris-Sud, France • LPC, IN2P3-CNRS et Université de Caen, France • LSCE, CNRS Gif sur Yvette, France • IEAP, Czech Technical University, Prague, Czech Republic • Charles University, Prague, Czech Republic • INL, Idaho Falls, USA • ITEP, Moscou, Russia • JINR, Dubna, Russia • JYVASKYLA University, Finland • MHC, Massachusets ,USA • Saga University, Japan • UCL London, UK • FMFI, Comenius University, Bratislava, Slovakia

  4. Laboratoire Souterrain de Modane 4700 m.w.e COMMISSARIAT À L’ÉNERGIE ATOMIQUE DIRECTION DES SCIENCES DE LA MATIÈRE Built for taup experiment (proton decay) in 1981-1982

  5. 20 sectors B(25 G) 3 m Magnetic field: 25 Gauss Gamma shield: Pure Iron (18 cm) Neutron shield: borated water (~30 cm) + Wood (Top/Bottom/Gapes between water tanks) 4 m Able to identify e-, e+, g and a The NEMO3 detector Fréjus Underground Laboratory : 4800 m.w.e. Source: 10 kg of  isotopes cylindrical, S = 20 m2, 60 mg/cm2 Tracking detector: drift wire chamber operating in Geiger mode (6180 cells) Gas: He + 4% ethyl alcohol + 1% Ar + 0.1% H2O Calorimeter: 1940 plastic scintillators coupled to low radioactivity PMTs

  6. Детектор после сборки

  7. Radon purification facility Running since Oct. 4th, 2004 in FréjusUnderground Lab. 1 ton charcoal @ -50oC, 7 bars Flux: 150 m3/h Activity of 222Rn : Before Facility = 15 Bq/m3 After Facility < 15 mBq/m3

  8. bb2n measurement bb0n search bb decay isotopes in NEMO-3 detector 116Cd405 g Qbb = 2805 keV 96Zr 9.4 g Qbb = 3350 keV 150Nd 37.0 g Qbb = 3367 keV 48Ca 7.0 g Qbb = 4272 keV 130Te454 g Qbb = 2529 keV External bkg measurement natTe491 g 100Mo6.914 kg Qbb = 3034 keV 82Se0.932 kg Qbb = 2995 keV Cu621 g (All enriched isotopes produced in Russia)

  9. Основные параметры детектора • Энергетическое разрешение – 14-17%/E[Е – МэВ] • Временное разрешение – 250 пс(Ее = 1 МэВ) • Пространственное разрешение: В ячейке: - поперечное – 0.6 см - продольное – 1.1 см Восстановление вершины: - поперечное – 0.5 см - продольное – 0.8 см

  10. Transverse view Run Number: 2040 Event Number: 9732 Date: 2003-03-20 Transverse view Run Number: 2040 Event Number: 9732 Date: 2003-03-20 Longitudinal view Longitudinal view 100Mo foil Vertex emission Geiger plasma longitudinal propagation 100Mo foil Vertex emission Deposited energy: E1+E2= 2088 keV Internal hypothesis: (Dt)mes –(Dt)theo = 0.22 ns Common vertex: (Dvertex) = 2.1 mm Scintillator + PMT (Dvertex)// = 5.7 mm • Trigger: at least 1 PMT > 150 keV •  3 Geiger hits (2 neighbour layers + 1) • Trigger rate = 7 Hz • bb events: 1 event every 2.5 minutes Criteria to select bb events: • 2 tracks with charge < 0 • 2 PMT, each > 200 keV • PMT-Track association • Common vertex • Internal hypothesis (external event rejection) • No other isolated PMT (g rejection) • No delayed track (214Bi rejection) bb events selection in NEMO-3 Typical bb2n event observed from 100Mo

  11. РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ НА УСТАНОВКЕ NEMO-3

  12. Data • Data 22 Monte Carlo 22 Monte Carlo Background subtracted Background subtracted 100Mo 22 result (Phase I: Feb. 2003 – Dec. 2004) Angular Distribution Sum Energy Spectrum 219 000 events 6914 g 389 days S/B = 40 219 000 events 6914 g 389 days S/B = 40 NEMO-3 NEMO-3 100Mo 100Mo E1 + E2 (keV) Cos() T1/2 = 7.11± 0.02 (stat) ± 0.54 (syst)  1018 y 7.37 kg.y Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 182302

  13. Decay to the excited 0+ (100Mo 2nbb ) Decay to the excited 0+ state (1130keV) of 100Ru T1/2 = 5.7+1.3-0.9 (stat) ± 0.8 (syst)  1020 y Nuclear Physics A781 (2006) 209-226. Direct Observation With all the particles detected on the final state NEMO 3 Phase I

  14. NEMO-3 130Te Other nuclei: results of the ββ2 measurements 932 g, 389 days 2750 events S/B = 4 82Se 150Nd NEMO-3 NEMO-3 48Ca 96Zr 133 events S/B 6.76 948 days 7g 1221 days S/B 0.98 9.41g E1 + E2 (MeV)‏

  15. Summary of 2νββ results *Phase 1 data, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 182302. Additional statistics are being analysed, to be published soon. **Phase 1 data. *** Phases 1 and 2, preliminary.

  16. 0vββ of 100Mo Data until the end of 2008 MCLIMIT : [2.0, 3.2] eV 18 events excluded Total mean 0ν efficiency  = 0.174 T1/2 (0vββ) > 1.1 . 1024 y @90% C.L. <mν> < 0.45 – 0.93 eV [2.8 , 3.2] MeV: Data: 20 events, Expected: 18.6 events Excluded at 90% C.L. 9.6 events Efficiency = 0.0726 Both simple counting and likelihood methods are consistent

  17. 0vββof 82Se Data until the end of 2008 [2.6 , 3.2] MeV: Data: 15 events, Expected: 13.2 events Excluded at 90% C.L. 8.9 events Efficiency = 0.151 MCLIMIT : [2.0, 3.2] MeV 9.8 events excluded Total mean 0v efficiency  = 0.182 T1/2 (0νββ) > 3.6 . 1023 y @90% C.L. <mν> < 0.89 – 1.61 eV

  18. Summary of 0νββ results • No evidence for non conservation of the leptonic number • Current limits on 0νββ (at 90% C.L.): • NME references: • [1] M.Kortelainen and J.Suhonen, Phys.Rev. C 75 (2007) 051303(R)‏ • [2] M.Kortelainen and J.Suhonen, Phys.Rev. C 76 (2007) 024315 • [3] F.Simkovic, et al. Phys.Rev. C 77 (2008) 045503 • [4] V.A. Rodin et al. Nucl.Phys. A 793 (2007) 213 • [5] V.A. Rodin et al. Nucl.Phys. A 766(2006) 107 • [6] J.H.Hirsh et al. Nucl.Phys. A 582(1995) 124 • [7] E.Caurrier et al. Phys.Rev.Lett 100 (2008) 052503

  19. Лучшие современные результаты по поиску безнейтринного двойного бета-распада

  20. Majorons and V+A currents best limits n: spectral index, limits on half-life in years *PI+PII data ** PI data, R.Arnold et al. Nucl. Phys. A765 (2006) 483

  21. Результаты по поиску майорона для 96Zr и 150Nd [1] Nucl-ex/0906.2694. [2] Phys. Rev. C 80 (2009) 032501R.

  22. Ближайшие планы: • Набор данных до ~ 2011 г. • 0-мода: Доведение чувствительности до: ~ (1.5-2)·1024лет для 100Мо (<m> ~ 0.3-0.7 эВ); ~ 6-7·1023лет для 82Se(<m> ~ 0.6-1.2 эВ) • 2-мода: Прецизионное изучение процесса в 7-ми ядрах • Майорон: Доведение чувствительности до: ~ 5·1022лет для 100Мо (<gee> ~ (3-6)·10-5) • Исследование SSD механизма • Поиск «бозонных» нейтрино

  23. Дополнительные слайды

  24. Sector interior view cathode rings wire chamber PMT calibration tube scintillators Calibration source 207Bi 2e– (IC) lines ~0.5 ,~1 MeV 90Sr 60Co bb isotope foils

  25. SuperNEMO Collaboration ~ 90 physicists, 12 countries, 27 laboratories Japan U Saga KEK U Osaka Marocco Fes U USA MHC INL (U Texas) Russia JINR Dubna ITEP Moscow Kurchatov Institute UK UCL U Manchester Imperial College Finland U Jyvaskyla Poland U Warsaw Ukraine INR Kiev ISMA Kharkov France CEN Bordeaux IReS Strasbourg LAL ORSAY LPC Caen LSCE Gif/Yvette Slovakia (U. Bratislava) Spain U Valencia U Saragossa U Barcelona Czech Republic Charles U Praha IEAP Praha

  26. Possible location : LSM A 60 000 m3 extension Demonstrator to be placed in NEMO3's current location Full SuperNEMO detector in a new cavity (extension finished on 2012)‏ current laboratory 21/24

  27. Very preliminary design Single sub-module with ~7 kg of isotope ~20 sub-modules for 100+ kg of isotope surrounded by shielding

  28. 82Se 100Mo Изотоп Энергетическое разрешение FWHM (калориметр) 4% @ 3МэВ 8% @3МэВ Масса изотопаM 100-200кг 7кг Эффективностьe(bb0n) 18 % ~ 30 % Внутренние загрязнения 208Tl and 214Bi вbb фольге 208Tl < 2mБк/кг 214Bi < 10 mБк/кг 208Tl < 20mБк/кг 214Bi < 300 mБк/кг T1/2(bb0n) > (1.5-2)· 1024 y <mn> < 0.3 – 0.7eV T1/2(bb0n) >(1-2)·1026 y <mn> ~ 40-140 meV Чувствительность 1) bbисточник 3) Чистота мат. R&D: 2) Энерг. разрешение От NEMO-3 к SuperNEMO NEMO-3 SuperNEMO 4) Трекинг

  29. SuperNEMO Demonstrator (1st module)‏ MAIN GOALS : ■ To demonstrate the feasibility of large scale detector with requiered performance (efficiency, energy resolution, radiopurity, …)‏ ■ To measure the radon background ■ To finalize detector design ■ To produce competitive physics measurement : T1/2(ββ0ν) > 6.5 x 1024 years < mν > < 210 – 570 meV with 7 kg of 82Se after ~ 2 years of demonstrator data taking 20/24

  30. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Частично обработаны данные с установки NEMO-3: а) Зарегистрирован 2-распад для всех 7-ми изотопов (с регистрацией всех параметров распада); получены наиболее точные значения Т1/2. б) Получены лучшие ограничения на 0-распад для 100Мо, 82Se, 96Zrи 150Nd; для 100Мо предел составило 1.1·1024 лет (<m> < 0.45-0.93эВ). с) Получены лучшие ограничения на все типы распада с испусканием майорона. 2. Набор данных на установке NEMO-3продолжается. Все результаты будут улучшены. Для 100Мо чувствительность будет доведена до ~ (1.5-2)·1024 лет (<m> < 0.3-0.7эВ). 3. Разработан проект эксперимента SuperNEMO. Начало создания «демонстратора» - 2010 г. В полном объеме SuperNEMO начнет работать в 2014-2015 г. Чувствительность - ~ (1-2)·1026 лет.

More Related