WikiDer > МАДЖОРАНА - Википедия

MAJORANA - Wikipedia
Медный вакуумный криостат MAJORANA Demonstrator с цепочками детекторов (бирюза).
Демонстратор МАДЖОРАНЫ.

В МАЙОРАНА проект (в стиле Майорана) - это международная попытка поиска безнейтринный двойной бета-распад (0νββ) в 76Ge. Проект основан на работе предыдущих экспериментов, в частности, выполненных Гейдельберг – Москва[1] и IGEX[2] коллаборации, которые использовали германиевые (HPGe) детекторы, для изучения безнейтринного двойного бета-распада.[3]

Первым этапом проекта является Majorana Demonstrator, предназначенный для демонстрации техники и оценки эксперимента в тонном масштабе.

Криостаты, вмещающие до 40 кг детекторов природного и обогащенного германия, размещаются в низкофоновых вакуумных криостатах под землей (1480 м) на территории г. Подземная лаборатория Сэнфорда в Свинец, Южная Дакота. Вслед за Демонстратором коллаборация намерена объединиться с ГЕРДА сотрудничество для создания гораздо более крупного эксперимента под названием ЛЕГЕНДА.

Физика

Цель проекта - поиск распада 0νββ в 76Ge с помощью детекторов HPGe. Наблюдение за 0νββ установило бы, что нейтрино является Майоранская частица и продемонстрировать нарушение сохранение лептонного числа, подтверждая механизм качелей как объяснение масштаба масс нейтрино. Это также наложило бы ограничения на абсолютную массу нейтрино.

Основная цель Majorana Demonstrator - продемонстрировать возможность достижения фона, необходимого для эксперимента в тонном масштабе. Это соответствует 4 отсчетам / тонну / год в окне 4 кэВ около 0νββ Значение Q 2039 кэВ, что масштабируется до 1 единицы на тонну в год в эксперименте в тонном масштабе. Эксперимент будет использовать смесь детекторов, изготовленных с природного германия и обогащенного германия, позволяя ему подтвердить или опровергнуть спорное утверждение для наблюдения в 0νββ 76Ge Klapdor-Kleingrothaus et al.[4] Если достигается достаточно низкий уровень электронного шума, Demonstrator может также выполнить поиск WIMP и аксионов.

Дизайн

Дрейф заряда от многократного гамма-рассеяния в коаксиальных и точечных детекторах.

Majorana Demonstrator будет проходить в три этапа. Прототип криостат с 3 нитками необогащенного германия находится в вводе в эксплуатацию. Планируются два низкофоновых криостата с обогащенными детекторами общим весом 40 кг германия.

Электроформованные медные и свинцовые кирпичи защищают криостаты. Полиэтилен защищает установку и включает ГУП действовать как вето. Промывка азотом удаляет следы радона.

Детекторы точечного контакта

Используются германиевые детекторы P-типа с точечным контактом (PPC).[5][6] Этот тип детектора был выбран по многим причинам, но главным образом потому, что детекторы PPC позволяют эффективно различать многократно рассеянный гамма-фон. Это происходит из-за того, что весовой потенциал имеет сильный пик вблизи небольшого электрода, а это означает, что по мере того, как заряд дрейфует к электроду, существует высокая вероятность увидеть отдельные сигналы от каждого энерговыделения, что позволяет отклонять события этих сигналов. Другие преимущества включают низкую емкость из-за небольших контактов, снижение электронных шумов и пороговых значений; и экранирование поверхности альфа-распада за счет толстого внешнего контакта n-типа.

Положение дел

В декабре 2014 года Majorana Demonstrator находился на стадии строительства в подземной лаборатории Сэнфорда в Лиде, Южная Дакота. Ожидается, что первый модуль будет запущен в начале 2015 года, а полная эксплуатация ожидается в конце 2015 года.[7]

МАЛБЕК работал в 2011-12 гг. KURF (Подземный исследовательский центр Кимбаллтона) в Вирджинии в качестве детектора WIMP для оценки PPC с широкой энергией (BEGe). Были изучены предыстория и поведение контактов. Сигнала не было, и проект мог стать конкурентным поиском маломассивных WIMP.[8]

Сбор данных начался в июне 2015 года. Строительство завершилось с окончательной конфигурацией с данными с весны 2017 года. Первые результаты были объявлены в октябре 2017 года. Сбор данных продолжался по состоянию на 2018 год.[9]

Рекомендации

  1. ^ Klapdor-Kleingrothaus, H.V .; и другие. (2001). «Последние результаты эксперимента по двойному бета-распаду Гейдельберг – Москва». Европейский физический журнал A. 12 (2): 147–154. arXiv:hep-ph / 0103062. Bibcode:2001EPJA ... 12..147K. CiteSeerX 10.1.1.341.9296. Дои:10.1007 / с100500170022.
  2. ^ Aalseth, C.E .; и другие. (2000). «Последние результаты IGEX 76Ge Double-Beta Decay Experiment ". Физика атомных ядер. 63 (7): 1225–1228. Bibcode:2000ПАН .... 63.1225А. Дои:10.1134/1.855774.
  3. ^ Тейлор, Дэн (1 апреля 2018 г.). «Массовое открытие Вселенной шокирует ученых». MorningTicker.com. Получено 1 апреля 2018.
  4. ^ Klapdor-Kleingrothaus H.V .; и другие. (2004). "Поиск безнейтринного двойного бета-распада с обогащенным 76Ge в Гран Сассо 1990-2003 ". Письма по физике B. 586 (3–4): 198–212. arXiv:hep-ph / 0404088. Bibcode:2004ФЛБ..586..198К. Дои:10.1016 / j.physletb.2004.02.025.
  5. ^ Люк П .; и другие. (1989). «Маломощный германиевый детектор большого объема с фигурным полем». IEEE Transactions по ядерной науке. 36 (1): 926–930. Bibcode:1989ITNS ... 36..926L. Дои:10.1109/23.34577.
  6. ^ Барбо П .; и другие. (2007). «Крупномассовые германиевые детекторы со сверхмалым шумом: характеристики и приложения в физике нейтрино и астрономических частиц». Журнал космологии и физики астрономических частиц. 2007 (9): 009. arXiv:nucl-ex / 0701012. Bibcode:2007JCAP ... 09..009B. Дои:10.1088/1475-7516/2007/09/009.
  7. ^ Xu, W .; и другие. (13 января 2015 г.). "Демонстратор Майораны: поиски безнейтринного двойного бета-распада 76Ge ". Journal of Physics: Серия конференций. 606 (606): 012004. arXiv:1501.03089. Bibcode:2015JPhCS.606a2004X. Дои:10.1088/1742-6596/606/1/012004.
  8. ^ «Поиски темной материи с МАЛЬБЕКОМ». 13-я Международная конференция по темам астрономических частиц и подземной физики. 8 июля 2014 г.
  9. ^ Джузеппе, Винсенте (2018). «Новые результаты демонстрационного эксперимента Майорана». Дои:10.5281 / zenodo.1286900. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)

Библиография