1 / 34

П оиск безнейтринного двойного бета-распада 76 Ge . Проект GERDA . Кирп

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

lajos
Download Presentation

П оиск безнейтринного двойного бета-распада 76 Ge . Проект GERDA . Кирп

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. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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:

  6. GERDA: 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

  7. Схема установки 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

  8. Общий вид Ge-детектора и сборки детекторов в Iй ФАЗЕ эксперимента GERDA. 10

  9. Test.doc 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.

  10. Начало измеренийосень 2010: неожиданно большой фон Ar-42.

  11. position 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

  12. Установка мини-экрана (minishroud) : цилиндр из 50 мк медной фольги диаметром 115 мм и высотой 45 см. Экран заземлён. На внешней поверхности детекторов +(3-4) кв.

  13. Эффект мини-экрана

  14. Фон : 79 дней измерений с необогащёнными Ge-76.Недостатки – продолжение достоинств. Предельно малый уровень фона означает предельно большое время измеренийдля точной его оценки.

  15. Первые измерения с детекторами из обогащённого германия. Спектр в области 2b2nu-распада

  16. Эффект мини-экрана в области ожидаемого 2b0nu-эффекта (детекторы из природного Ge,79 дней измерений).

  17. Измерения с обогащёнными детекторами. 2037 keV <1950-2150 keV> BI=0.045 events/kev kg year 3 детектора (1 струна) 36.9 дней

  18. 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

  19. Монтаж полной сборкиИзмерения начаты 9 ноября 2011 г.

  20. 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

  21. 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.

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

  23. 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)

  24. итоги 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

  25. Gerda-EXO 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

  26. Matrix elements

  27. 2b0nu-распад?

  28. Klapdor data

  29. Почему германий ? 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

  30. ПРОЕКТ 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

More Related