Массив детекторов германия - Germanium Detector Array - Wikipedia

В Германий Детекторная матрица (или же ГЕРДА) эксперимент ищет безнейтринный двойной бета-распад (0νββ) в Гэ-76 в подземке Laboratori Nazionali del Gran Sasso (СПГС). Безнейтринный бета-распад ожидается, что это будет очень редкий процесс, если он произойдет. Коллаборация прогнозирует менее одного события каждый год на килограмм материала, проявляясь в виде узкого всплеска около значения Q 0νββ (Q_ββ = 2039 кэВ) в наблюдаемом энергетическом спектре. Это означает фоновое экранирование требуется для обнаружения редких распадов. В Установка СПГС 1400 метров скалы перегружать, эквивалент 3000 метров водозащиты, сокращение космическое излучение фон.

После завершения эксперимента GERDA коллаборация GERDA объединится с МАЙОРАНА -Сотрудничество для создания нового эксперимента ЛЕГЕНДА.

Дизайн

В эксперименте используется обогащенный Ge кристалл диоды (HPGe ) как источник бета-распада и детектор частиц. Детекторы из экспериментов HdM и Igex были переработаны и использованы на этапе 1. Детекторная матрица подвешена в жидкости. аргон криостат облицован медью и окружен резервуаром для сверхчистой воды. ГУП в бак для воды и пластик сцинтилляторы выше обнаружить и исключить фон мюоны. Дискриминация формы импульса (PSD) применяется как разрез, чтобы различать типы частиц.

Фаза 2 увеличит активную массу до 38 кг с использованием 30 новых германиевых детекторов широкой энергии (BEGe). Планируется снижение магнитуды фона до 10⁻³ отсчетов / (кэВ · кг · год) с использованием более чистых материалов. Это увеличит чувствительность к периоду полураспада до 10²⁶ лет после получения 100 кг · год данных, позволяющих оценить возможное расширение в тоннах.

Полученные результаты

На этапе I собирались данные с ноября 2011 года по май 2013 года при воздействии 21,6 кг · год, получая предел полураспада 0νββ 90% CL:

${\displaystyle T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr}$. Этот предел можно объединить с предыдущими результатами, увеличив его до 3 · 10.²⁵ год, не одобряя иск об обнаружении Гейдельберг-Москва. Также сообщалось об ограничении эффективной массы нейтрино: m_ν <400 мэВ.

Также был измерен период полураспада двойного бета-распада: T_2νββ = 1.84·10²¹ г.

Фаза II будет иметь дополнительные детекторы с обогащенным Ge и пониженным фоном, что повысит чувствительность примерно на один порядок.

Фаза II (7 струн, 35,8 кг обогащенных детекторов) началась в декабре 2015 года.^[1]:10

Предварительные результаты Фазы II опубликованы в Nature.^[2] Индекс фона для детекторов BEGe составляет 0,7 · 10⁻³ отсчетов / (кэВ · кг · год), что означает менее одного счета в сигнальной области после воздействия 100 кг · год. Текущее ограничение на период полураспада составляет T_1/2=5.3·10²⁵ год (90% C.L.).

По состоянию на 2018 год продолжается сбор данных по Фазе II.

Рекомендации

1. Сотрудничество GERDA; М. Агостини; и другие. (8 июля 2016 г.). Первые результаты фазы II GERDA (PDF). XXVII Международная конференция по физике нейтрино и астрофизике (Neutrino 2016). Лондон.
2. Сотрудничество GERDA; М. Агостини; и другие. (2017-04-05), «Бездонный поиск безнейтринного двойного β-распада ⁷⁶Ге с ГЕРДА », Природа (на немецком), 544 (7648), стр. 47–52, arXiv:1703.00570, Bibcode:2017Натура.544 ... 47А, Дои:10.1038 / природа21717, PMID  28382980

Публикации

• Коллаборация GERDA, Agostini M .; и другие. (19 сентября 2013 г.). "Результаты по безнейтринному двойному β-распаду ⁷⁶Ge из фазы I эксперимента GERDA " (PDF). Письма с физическими проверками. 111 (12): 122503. arXiv:1307.4720. Bibcode:2013ПхРвЛ.111л2503А. Дои:10.1103 / PhysRevLett.111.122503. PMID  24093254.
• Сотрудничество GERDA, Agostini M .; и другие. (12 февраля 2013 г.). "Измерение периода полураспада двойного бета-распада двух нейтрино ⁷⁶Ge с экспериментом GERDA ». Журнал физики G. 40 (3): 035110. arXiv:1212.3210. Bibcode:2013JPhG ... 40c5110T. Дои:10.1088/0954-3899/40/3/035110.
• Сотрудничество GERDA, Ackermann K.-H .; и другие. (Март 2013 г.). «Эксперимент GERDA по поиску распада 0νββ в ⁷⁶Ge ". Европейский физический журнал C. 73 (3): 2330. arXiv:1212.4067. Bibcode:2013EPJC ... 73.2330A. Дои:10.1140 / epjc / s10052-013-2330-0.
• Коллаборация GERDA, Agostini M .; и другие. (5 апреля 2017 г.). "Бездонный поиск безнейтринного двойного β-распада ⁷⁶Ge с GERDA ». Природа. 544 (7648): 47–52. arXiv:1703.00570. Bibcode:2017Натура.544 ... 47А. Дои:10.1038 / природа21717. PMID  28382980.

внешняя ссылка

• Сотрудничество с GERDA