Исследование фона в экспериментах по поиску двойного бета распада 76Ge от космического излучения и естественной радиоактивности с использованием экспериментальных сечений образования радиоактивных изотопов 74As, 68Ge, 65Zn и 60Co под действием протонов высо
Диссертация
Экспериментальное измерение сечений образования радиоактивных изотопов под действием протонов с энергией 100 МэВ в германии естественного и обогащенного по изотопу Ge состава и расчет фоновых эффектов в экспериментах нового поколения по поиску 2р0у-распада 76Ge от космического излучения и внутренних и внешних радиоактивных источников. И. Р. Барабанов, Л. Б. Безруков, С. В. Киановский и др… Читать ещё >
Содержание
- 1. Экспериментальная ситуация по 2р0у-распаду
- 1. 1. Основные представления о двойном бета-распаде
- 1. 2. Экспериментальная чувствительность к 2р0у-распаду
- 1. 3. Методы регистрации двойного бета-распада
- 1. 4. Эксперименты по поиску 2р~распада
- 1. 5. Обзор основных экспериментов по поиску 2р0у-распада
- 1. 5. 1. Heidelberg — Moscow
- 1. 5. 2. IGEX (International Germanium EXperiment)
- 1. 5. 3. NEMO 3 (Neutrino Ettore Majorana Observatory)
- 1. 5. 4. CUORE (Cryogenie Underground Observatory for Rare Events)
- 1. 5. 5. Majorana
- 2. 1. Эксперимент GERDA (GERmanium Detector Array)
- 2. 2. Используемое программное обеспечение
- 2. 3. Источники фона в эксперименте
- 2. 4. Внешний фон криостата
- 2. 5. Расчет медной защиты
- 2. 6. Фон окружающей горной породы
- 2. 7. Активные методы подавления фона
- 2. 8. Внутренний фон кристаллов
- 3. 1. Схема эксперимента
- 3. 2. Облучение мишени пучком протонов
- 3. 3. Энергия протонов на мишени и монохроматичность пучка
- 3. 4. Измерение спектров излучения образованных изотопов
- 3. 4. 1. Полупроводниковый спектрометр
- 3. 4. 2. Сцинтилляционный спектрометр
- 3. 5. Обработка результатов измерений
- 3. 6. Эффективность регистрации 74As в спектрометре Nal (Т1)
- 3. 7. Результаты эксперимента и их анализ
- 4. 1. Активации германия на уровне моря
- 4. 2. Активация германия в подземной лаборатории
- 4. 2. 1. Энергетический спектр мюонов под землей
- 4. 2. 2. Поток протонов и нейтронов под землей
- 4. 2. 3. Скорость активации германия в подземной лаборатории
- 4. 2. 4. Оценка предельной чувствительности эксперимента
Список литературы
- Н. V. Klapdor-Kleingrothaus et al., «Evidence for Neutrinoless Double Beta Decay», Mod. Phys. Lett. A 16 (2001) p. 2409.
- T. Araki et al. (KamLAND Collaboration), «Measurement of Neutrino Oscillation with KamLAND: Evidence of Spectral Distortion», Phys. Rev. Lett. 94 8 (2005).
- R. N. Mohapatra et al., Rep. Prog. Phys. 70 1757 (2007).
- В. M. Лобашев, Измерения массы нейтрино в бета-распаде трития", Вест. РАН, 73, № 1, 14−27 (2003).
- V. М. Lobashev, The search for the neutrino mass by direct method in the tritium beta-decay and perspectives of study it in the project KATRIN, Nucl. Phys. A, 719, 153−160 (2003).
- M. Г. Щепкин, Двойной бета-распад и масса нейтрино, УФН 143, 4, 513−551 (1984).
- F. Т. Avignone, G. S. King, Yu. G. Zdesenko, Next generation double-beta decay experiments: metrics for there evaluation, New Journal Phys. 7, 6 (2005).
- T. Bernatowicz et al., Neutrino mass limits from a precise determination of PP-decay rates of 128Te and 130Te, Phys. Rev. Lett. 69, 2341−2344 (1992).
- A. M. Bakalyarov et al., Results of the experiment on investigation of Germanium-76 double beta decay. Experimental data of Heidelberg-Moscow collaboration November 1995 August 2001, Phys. Part. Nucl. Lett. 2, 77 (2005).
- C.E. Aalseth et al., Recent results of the IGEX 76Ge double beta decay experiment, Phys. Atom. Nucl. 63, 1225−1228 (2000).
- H. Ejiri et al., Limits on the Majorana neutrino mass and right-handed weak currents by neutrinoless double p decay of 100Mo, Phys. Rev. С 63, 65 501 (2001).
- A.Alessandrello et. al., New Experimental Results on Double Beta Decay of 130Te, Phys. Lett. В 13, 486 (2000).
- I. Ogawa et al, Double beta decay study of 48Ca by CaF2 scintillator, Nucl. Phys. A 721, 525−528 (2003).
- P. Belli et al., Search for double beta decay of zinc and tungsten with low background ZnW04 crystal scintillators, Nucl. Phys. A 826 3−4, 256−273 (2009).
- P. G. Bizzeti et al., New results of Cd-116 beta beta decay experiment, Nucl. Phys. Proc. Suppl. 110, 389−391 (2002).
- A. Barabash (NEMO Collab.), NEMO 3 double beta decay experiment: Latest results, J. Phys.: Conf. Ser. 173, 12 008 (2009).
- C.Arnaboldi et al., Results from a search for the 0 neutrinoless double beta-decay of 130Te, Phys. Rev. C, 78, 35 502 (2008).
- M. Pedretti, CUORE experiment: the search for neutrinoless double beta decay, Intern. J. Mod. Phys. A, 23, 3395 (2008).
- J. Detwiler, The MAJORANA neutrinoless double-beta decay experiment, NDM06, Sept. 4, Paris (2006).
- S. Schonert, et al. (Gerda Collab.), The GERmanium Detector Array (GERDA) for the search of neutrinoless ?? decays of 76Ge at LNGS, Nucl. Phys. В 145 (2005) 242.
- S. Agostinelli et al. (Geant4 Collab.), Nucl. Instrum. Methods A 506, 250 (2003).
- Э. Сторм, X. Исраэль, Сечения взаимодействия гамма-излучения (для энергий 0,001 100 МэВ и элементов с 1 по 100), М., Атомиздат, 1973, 256 с.
- I. Barabanov, L. Bezrukov, S. Kianovsky et al., Shielding of the GERDA experiment against external background, Nucl. Instr. Methods A606 (2009) 790 795.
- M. Altmann, A. Caldwell et al., Background reduction in neutrinoless double? decay experiments using segmented detectors A Monte Carlo study for the GERDA setup, Nucl. Instr. Methods A 570, 479 (2007).
- A. Caldwell, К. Kroninger et al., Pulse shapes from electron and photon induced events in segmented high-purity germanium detectors, Eur. Phys. J. С 52, 19 (2007).
- D. Budjas, M.B. Heider et al., Pulse shape discrimination studies with a Broad-Energy Germanium detector for signal identification and background suppression in the GERDA double (3 decay experiment, J. Instrum. 4, 10 007 (2009).
- S. Schonert, A. Smolnikov et al., Pulse shape analysis of scintillation signals from pure and xenon-doped liquid argon for radioactive background identification, J. of Instrumentation 3, 8007 (2008).
- R. B. Firestone, Table of Isotopes, eighth ed., Wiley, New York, 1996.
- Б. Л. Жуйков, В. M. Коханюк, Ю. Г. Габриелянц и др., Радиохимия 36, 499 (1994).
- И. Р. Барабанов, JI. Б. Безруков, С. В. Киановский и др., Измерение сечений образования изотопов 74As, 68Ge, 65Zn и Со при облучении германия натурального и обогащенного изотопного состава протонами с энергией 100 МэВ, препринт ИЯИ 1231/2009.
- А. Н. Шубин, В. Н. Корноухов, М. Альтман и др., Новые требования к обогащенным изотопам для экспериментов по изучению безнейтринного двойного Р-распада, АЭ, 101, 2, 135−140 (2006).
- G. F. Steyn, S. J. Mills, F. M. Nortier, et al., Production of Fe-52 via proton-induced reactions on manganese and nickel, Appl. Radiat. Isot. 41, 315 (1990).
- I. Spahn, G. F. Steyn, F. M. Nortier, et al., Excitation functions of natGe (p, xn) 71, 72, 73, 74As reactions up to 100 MeV with a focus on the production of 72As for medical and 73As for environmental studies, Appl. Radiat. Isot. 65, 1057 (2007).
- F. M. Nortier, S.J.Mills, G.F.Steyn, Excitation functions and yields of relevance to the production of Ga-67 by proton bombardment of Zn-nat and Ge-nat up to 100 MeV, Appl. Radiat. Isot. 42, 353 (1991).
- G. Rudstam, Z. Naturf. 21A, 1027 (1966).
- J. F. Ziegler, Nucl. Instrum. Methods 191, 419 (1981).
- A. V. Dementyev and N. M. Sobolevsky, Radiat. Meas., 30, 553 (1999).
- M. Knapp, P. Grabmayr et al., The GERDA muon veto Cherenkov detector, Nucl. Instr. Methods A 610, 280 (2009).
- И. В. Ракобольская, В. И. Гуренцов и др., Исследование мюонов сверхвысоких энергий. Метод рентгеноэмульсионных камер, М. «Наука», 1975.