Обсерватория Нейтрино Этторе Майорана - Neutrino Ettore Majorana Observatory

Не путать с Нейтринная средиземноморская обсерватория, который также сокращенно обозначается NEMO.
Для использования в других целях см. Немо (значения).

Координаты: 45 ° 10′43 ″ с.ш. 6 ° 41′20 ″ в.д. / 45,1785471 ° с. Ш. 6,6890208 ° в. / 45.1785471; 6.6890208

В Нейтрино Этторе Майорана Обсерватория (НЕМО эксперимент) - международное сотрудничество ученых, ищущих безнейтринный двойной бета-распад (0νββ). Сотрудничество активно с 1989 г. Наблюдение за 0νββ указывает на нейтрино находятся Майорановые частицы и может использоваться для измерения массы нейтрино. Он расположен в Подземная лаборатория Модана (LSM) в Дорожный туннель Фрежюс. В эксперименте (по состоянию на 2018 год) было 3 детектора, NEMO-1, NEMO-2, NEMO-3 (и демонстрационный модуль SuperNEMO-детектора), и планируется (по состоянию на 2018 год) построить новый детектор SuperNEMO.[1] Прототипы детекторов NEMO-1 и NEMO-2 использовались до 1997 года. Последний эксперимент NEMO-3 находился в стадии проектирования и строительства с 1994 года, данные использовались с января 2003 года по январь 2011 года, а окончательный анализ данных был опубликован в 2018 году.[2] Детекторы НЕМО-2 и НЕМО-3 производили измерения для двойных распадов нейтрино и пределы безнейтринного двойного бета-распада для ряда элементов, таких как молибден-100 и селен-82. Эти времена двойного бета-распада являются важным вкладом в понимание ядро и являются необходимыми исходными данными для исследований безнейтринного распада, которые ограничивают массу нейтрино.

Сотрудничество NEMO остается активным[3] и строит улучшенный детектор SuperNEMO. Планирование SuperNEMO и ввод в эксплуатацию демонстрационного модуля SuperNEMO продолжается по состоянию на 2019 год.[2]

Эксперимент

В других экспериментах с 0νββ используется тот же материал для источника двойных бета-распадов и детектора. Это позволяет использовать большую массу исходного материала и, таким образом, максимизировать чувствительность эксперимента, но ограничивает его гибкость. NEMO использует другой подход, используя тонкую фольгу исходного материала, окруженную отдельным трекингом. калориметр.

Это позволяет использовать любой исходный материал, который может быть сформирован в виде тонкой фольги. Кроме того, поскольку его отслеживание более точное, оно может надежно обнаруживать, приходят ли два электрона из одного и того же места, тем самым уменьшая количество ложных обнаружений двойных бета-распадов.

Эксперимент имеет цилиндрическую форму с 20 секторами, содержащими разные изотопы в виде тонких пленок общей площадью около 20 м2. Основные изотопы, используемые для поиска двойного безнейтринного бета-распада, составляют около 7 кг обогащенный молибден-100 и около 1 кг селен-82. В эксперименте также содержится меньшее количество кадмий-116, неодим-150, цирконий-96 и кальций-48 фольги. Теллур и медь фольги используются для измерения фона.

Детектор слежения на каждой стороне фольги обнаруживает электроны и позитроны от двойного бета-распада. Их идентифицируют по их кривизне в магнитном поле, а энергия частиц измеряется калориметром. В 0νββ сумма энергий электрона и позитрона будет равна (Q ценить ) выпущен в двойном бета-распаде. При стандартном двойном бета-распаде нейтрино, которые нельзя наблюдать напрямую, уменьшают обнаруженную энергию.

Полученные результаты

Безнейтринный двойной бета-распад (0νββ) не наблюдался за 5 лет сбора данных, и для некоторых изотопов были установлены ограничения.

NEMO-2 сообщил о пределах 0νββ для Майорон модели 100Пн, 116CD, 82Se и 96Zr.[4]

NEMO-3 сообщил о точности 2νββ периодов полураспада для его 7 изотопов и предельных значениях 0νββ для 96Zr, 48Ca, 150Nd на Neutrino08.[5]

NEMO-3 сообщил о 2νββ и более 0νββ ограничениях на SUSY08.[6]

В 2014 году НЕМО-3 сообщил о 47 кг⋅г поиск 0νββ молибдена-100 дал T1/2 > 1.1×1024 годы. Это можно перевести в верхний предел эффективной массы нейтрино: mv < 0,3–0,9 эВ, в зависимости от ядерной модели.[7]

NEMO 2νββ Измерения периода полураспада

НуклидПериод полураспада, лет
48Ca4.4+0.5
−0.4 ± 0.4 ×1019
82Se9.6 ± 0.3 ± 1.0 ×1019
96Zr2.35 ± 0.14 ± 0.16 ×1019
116CD2.8 ± 0.1 ± 0.3 ×1019
130Te7,0 ± 0,9 (стат) ± 1,1 (сист) × 1020[8]
150Nd9.11+0.25
−0.22 ± 0.63 ×1018
100Пн7,11 ± 0,02 (стат) ± 0,54 (сист) × 1018

NEMO Highest 0νββ Нижние пределы затухания

ИзотопТ1/2 (год)Предел массы нейтрино (эВ)
82Se2.1×1023
100Пн1.1×10240.9
116CD1.6×1022
96Zr8.6×102120.1
150Nd1.8×10226.3
48Ca1.3×102229.7

В 96Распад Zr особенно актуален из-за его высокой добротности и его использования для поиска зависимости физических констант от времени. Геохимические измерения ZrSiO4 позволяют сравнить исторические и текущие показатели,[9] путем извлечения результирующего 96Пн.

Окончательные результаты NEMO-3 были опубликованы в 2018 году.[2]


SuperNEMO

Эксперимент следующего поколения, SuperNEMO, находится в стадии разработки. Он основан на технологии, использованной в эксперименте NEMO-3, но будет более чем в десять раз больше.[10] Детектор SuperNEMO будет состоять из 20 модулей, каждый из которых будет содержать примерно 5 кг обогащенного изотопа двойного бета-распада, излучающего в виде тонкой фольги. В настоящее время в LSM устанавливается первый модуль (использующий селен-82), сбор данных ожидается во второй половине 2015 года.[11] По состоянию на 2019 год вводится в эксплуатацию демонстрационный модуль SuperNEMO (в основном один из 20 модулей всего SuperNEMO), и сотрудничество продолжает планировать строительство всего 20-модульного детектора SuperNEMO.[2]

Рекомендации

  1. ^ «СУПЕРНЕМО».
  2. ^ а б c d http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/dbd18/Data/Prog/S0303_Patrick.pdf
  3. ^ "Международная конференция по сотрудничеству NEMO3 / SuperNEMO". Кан. 13–16 октября 2014 г.. Получено 2015-04-23.
  4. ^ Сотрудничество NEMO (9 октября 2000 г.). "Пределы различных форм распада майорона 100Пн, 116CD, 82Se и 96Zr для безнейтринных двойных бета-распадов в эксперименте НЕМО-2 ». Ядерная физика A. 678 (3): 341–352. Bibcode:2000НуФА.678..341А. Дои:10.1016 / S0375-9474 (00) 00326-2.
  5. ^ Flack, R.L .; для коллаборации NEMO 3 (2008). «Результаты NEMO 3». Journal of Physics: Серия конференций. 136 (2): 022032. arXiv:0810.5497. Bibcode:2008JPhCS.136b2032F. Дои:10.1088/1742-6596/136/2/022032.
  6. ^ NEMO 3 Collaboration (2009). «Поиск двойного безнейтринного бета-распада с помощью эксперимента NEMO 3». AIP Conf. Proc. 1078 (1078): 332–334. arXiv:0810.0637. Bibcode:2008AIPC.1078..332N. Дои:10.1063/1.3051951.
  7. ^ NEMO-3 Collaboration (2014). "Поиск безнейтринного двойного бета-распада 100Мо с детектором НЕМО-3 ». Phys. Ред. D. 89 (11): 111101. arXiv:1311.5695. Bibcode:2014ПхРвД..89к1101А. Дои:10.1103 / PhysRevD.89.111101.
  8. ^ Arnold, R .; Augier, C .; Baker, J .; Барабаш, А. С .; Башарина-Фрешвилл, А .; Blondel, S .; Bongrand, M .; Broudin-Bay, G .; Бруданин, В .; Кэффри, А. Дж .; Чапон, А .; Chauveau, E .; Durand, D .; Егоров, В .; Flack, R .; Гарридо, X .; Grozier, J .; Guillon, B .; Hubert, Ph .; Hugon, C .; Jackson, C.M .; Jullian, S .; Кауэр, М .; Клименко, А .; Кочетов, О .; Коновалов, С. И .; Коваленко, В .; Lalanne, D .; Lamhamdi, T .; Lang, K .; Липтак, З .; Lutter, G .; Мамедов Ф .; Marquet, Ch .; Martin-Albo, J .; Mauger, F .; Mott, J .; Nachab, A .; Немченок, И .; Nguyen, C.H .; Nova, F .; Novella, P .; Ohsumi, H .; Pahlka, R.B .; Perrot, F .; Piquemal, F .; Reyss, J. L .; Richards, B .; Ricol, J. S .; Саакян, Р .; Саразин, X .; Simard, L .; Шимкович, Ф .; Шитов Ю.А. Смольников, А .; Söldner-Rembold, S .; Štekl, I .; Suhonen, J .; Sutton, C. S .; Szklarz, G .; Томас, Дж.; Тимкин, В .; Torre, S .; Третьяк, В. И .; Уматов, В .; Vála, L .; Ванюшин, И .; Васильев, В .; Воробель, В .; Вылов, Ц .; Жукаускас, А .; и другие. (Сотрудничество NEMO-3) (4 августа 2011 г.). "Измерение ββ Распад Half-Life of 130С детектором НЕМО-3 ». Письма с физическими проверками. 107 (6): 062504. arXiv:1104.3716. Bibcode:2011PhRvL.107f2504A. Дои:10.1103 / PhysRevLett.107.062504. PMID  21902318.
  9. ^ Визер, Майкл; Де Лаэтер, Джон (2001). «Доказательства двойного β-распада циркония-96, измеренные в 1,8 × 109 летние цирконы ». Физический обзор C. 64 (2): 024308. Bibcode:2001PhRvC..64b4308W. Дои:10.1103 / PhysRevC.64.024308.
  10. ^ Р. Арнольд; и другие. (2010). «Исследование новых физических моделей безнейтринного двойного бета-распада с помощью SuperNEMO» (PDF). Европейский физический журнал C. 70 (4): 927–943. arXiv:1005.1241. Bibcode:2010EPJC ... 70..927A. Дои:10.1140 / epjc / s10052-010-1481-5.
  11. ^ Гомес Малуэенда, Эктор (3 июля 2014 г.). Последние результаты эксперимента NEMO-3 и текущее состояние SuperNEMO. ICHEP2014: 37-я Международная конференция по физике высоких энергий. Валенсия. Получено 2015-04-23. SuperNEMO в настоящее время строится после фазы НИОКР (начатой ​​в 2007 г.), в ходе которой был сделан вывод, что все требования достижимы. Первый этап - это строительство первого модуля, которое было начато в 2012 году и завершится в 2015 году, когда, как ожидается, начнется сбор данных.

внешняя ссылка