ИЯИ РАН - международное сотрудничество

• физика частиц - ускорительные эксперименты
• физика частиц - неускорительные эксперименты
• фундаментальная ядерная физика
• физика и техника ускорителей заряженных частиц
• нейтринная астрофизика, физика космических лучей
• ЦЕРН

Физика частиц - неускорительные эксперименты

KATRIN - сокращенное название эксперимента KArlsruhe TRItium Neutrino, который находится в стадии подготовки в Технологическом институте Карлсруэ, Германия.
Проект, запущенный в 2001 году, предназначен для определения абсолютной шкалы масс нейтрино, наиболее важного открытого вопроса в физике нейтрино. Аномально малая масса нейтрино является однозначным указанием на физику, выходящую за рамки Стандартной модели элементарных частиц. На самых больших масштабах нейтрино участвуют в формировании видимой структуры Вселенной, влияя на формирование и распределение галактик.
Экспериментальный метод основан на работе В.М.Лобашева и П.Е.Спивака, которые в 1983 году предложили новый тип электростатического спектрометра, использующий эффект магнитной адиабатической коллимации. Установка, включающая такой спектрометр и безоконный газовый источник трития, была создана в ИЯИ и первые результаты опубликованы в 1994 году.
Аналогичный спектрометр, но использующий источник намороженного трития, был создан в Университете Майнца, Германия. Совместными усилиями обоих групп установлен верхний предел на массу нейтрино на уровне 2 эВ/с². KATRIN, развивая подход предшествующих экспериментов, получит ограничение на массу нейтрино на уровне 0,2 эВ/с² (на 90% уровне достоверности) или измерит её величину, если она окажется больше, чем 0,35 эВ/с². Для достижения поставленной цели необходимо улучшить точность определения основных экспериментальных параметров на два порядка. Группа сотрудников ИЯИ, ассоциированный член Альянса по астрофизике частиц Общества им.Гельмгольца, выполняет детальные исследования физических процессов в газовом источнике трития, необходимые для уменьшения систематической неопределенности конечного результата.

Эксперимент DOUBLE CHOOZ (Национальный институт физики ядра и элементарных частиц Франции IN2P3) посвящен изучению осцилляций антинейтрино от ядерного реактора, расположенного в Сhooz (Франция), измерению угла смешивания нейтрино θ₁₃. Он основан на идее использования двух идентичных детекторов для проведения относительных измерений в потоке реакторных антинейтрино, высказанной Микаэляном и Синевым. Double Chooz является одним из трех экспериментов такого типа, проводящихся в настоящее время. Два других: Daya Bay (Китай) и RENO (Корея). До 2014 г. измерения в Double Chooz велись только одним (дальним) детектором, однако значение θ₁₃ было измерено и найдено, что оно является довольно большим (около 10 градусов) sin2²θ₁₃ = 0.109 ± 0.040. В 2014 г. вступит в действие ближний детектор и удастся улучшить точность измерения, по крайней мере, до 0.02.
ИЯИ РАН участвует в эксперименте Double Chooz с самого начала. Наши сотрудники участвовали в разработке жидкого сцинтиллятора (ЖС), загруженного гадолинием. Группа экспертов по ЖС, принимает участие в заливке сцинтиллятора в детектор. При деятельном участии ИЯИ РАН подготовлены и установлены ФЭУ в детекторы Double Chooz. ИЯИ РАН участвует в измерениях и анализе результатов.
ИЯИ участвует в разработке гадолиний содержащего жидкого сцинтиллятора, а также в разработке систем регистрации сцинтилляционной вспышки.

Эксперимент GERDA (Национальная Лаборатория Gran Sasso, Италия) - поиск и исследование двойного безнейтринного β-распада ⁷⁶Ge.
В течение 2013 г. закончена первая фаза эксперимента. Используемые в анализе данные были получены в период ноябрь 2011 - май 2013 с полной экспозицией 21,6 кг.год. Достигнутый индекс фона составляет 10^-2 /кэВ.кг.год при использовании дискриминации по форме импульса.
В области безнейтринного двойного бета распада зарегистрировано 3 события при ожидаемых 2,5 событиях от фона. Из отсутствия сигнала получен верхний предел для периода полураспада ⁷⁶Ge - 2,1x10²⁵ лет (90%). Результат является наилучшим по сравнению с другим современными экспериментами по поиску двойного безнейтринного бета распада ⁷⁶Ge. Результат внес окончательную ясность в 10-летнюю проблему интригующего положительно результата в эксперименте Клапдора на основании данный эксперимента Гайдельберг-Москва.
Российской группой обеспечена поставка, очистка и измерение чистоты и транспортировка в низкофоновых условиях обогащенного ⁷⁶Ge, являющегося основой всего эксперимента. Российскими участниками рассчитаны и найдены оптимальные условия проведения эксперимента, на основе которых были созданы элементы установки.
Российская группа принимала участие во всех этапах проведения эксперимента: проектирование и создания детектора, его испытание и наладка, анализ полученных результатов.