Исследование метода регистрации солнечных нейтрино с помощью литиевого детектора
![Диссертация: Исследование метода регистрации солнечных нейтрино с помощью литиевого детектора](https://gugn.ru/work/3429938/cover.png)
Изучены термодинамические свойства соединений бериллия, которые можно использовать для измерения активности 7Ве в пропорциональном счетчике или другом газонаполненном детекторе. Оптимизация параметров и режима работы пропорционального счетчика в одноэлектронной области 109. Моделирование событий от распадов Be в германиевом детекторе 129 Заключение. 132 Приложение Л. Оценка эффективности… Читать ещё >
Содержание
- Введение. Современное состояние исследования солнечных нейтрино
- 1. Стандартная солнечная модель
- 2. Неопределенности в расчетах и корреляции потоков солнечных нейтрино
- 3. Проблема солнечных нейтрино
- 4. Осцилляции нейтрино
- 4. 1. Некоторые сведения о формализме осцилляции
- 4. 2. Краткая сводка экспериментальных данных по осцилляциям
- 5. Некоторые нерешенные вопросы
- 6. Детекторы солнечных нейтрино
- 7. Литий-бериллиевый детектор солнечных нейтрино
- Глава 1. Физическая мотивация необходимости постановки литиевого эксперимента
- 1. 1. Основные задачи литиевого эксперимента
- 1. 2. Краткий обзор современных стандартных солнечных моделей
- 1. 3. Расчет эволюции содержания изотопов и потоков нейтрино в отсутствие переноса веъцества
- 1. 4. Модель с переносом вещества между центром и периферией
- 1. 4. 1. Частный случай перемешивания
- 1. 4. 2. Общий случай перемешивания
- 1. 5. Что литиевый эксперимент может добавить к современному представлению о процессах на Солнце?
- Глава 2. Фоновые процессы в литиевом детекторе
- 7. **
- 2. 2. Образование ядер Be от нуклонов космических лучей на поверхности
- 2. 2. 1. Энергетическое и угловое распределение нуклонной компоненты космических лучей
- 2. 2. 2. Моделирование прохождения нуклонов космических лучей через литиевую мишень
- 2. 2. 3. Образование каскадных протонов от нуклонов космических лучей
- 2. 2. 4. Образование испарительных протонов
- 2. 2. 5. Результаты
- 2. 3. Фон от радиоактивных примесей влитии
- 2. 4. Расчет образования 7Be в литиевой мишени под воздействием нейтронов
- 2. 4. 1. Реакции, приводящие к образованию ядер Be 1Ъ
- 2. 4. 2. Схема вычислений
- 2. 4. 3. Вычисление скорости образования Be в расчете на один нейтрон
- 2. 4. 4. Сравнение расчетов с экспериментальными данными
- 2. 4. 5. Расчет фонового эффекта в детекторе
- 2. 5. Фон от мюонов космических лучей
- 2. 5. 1. Интенсивность потока мюонов в месте расположения детектора
- 2. 5. 2. Энергетический спектр вторичных частиц
- 2. 5. 3. Фон, обусловленный взаимодействиями мюонов в литиевой мишени
- 2. 5. 4. Фон, обусловленный частицами, образованными’мюонами при взаимодействии с окружением мишени
- 2. 2. Образование ядер Be от нуклонов космических лучей на поверхности
- 7. **
- 3. 1. Введение
- 3. 2. Проверка технологии извлечения 7Be на тестовой установке
- 3. 2. 1. Подготовка образца, содержащего изотоп 7Be
- 3. 2. 2. Лабораторная (тестовая) установка для проверки эффективности извлечения 'Be
- 3. 3. Получение ацетилацетоиата бериллия
- 3. 4. Проект модуля литиевого детектора
- 3. 5. Выводы
Исследование метода регистрации солнечных нейтрино с помощью литиевого детектора (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
у.
4.2. Регистрация Be в пропорциональном счетчике 105.
4.2.1. Исследование летучести соединений бериллия 105.
4.2.2. Оптимизация параметров и режима работы пропорционального счетчика в одноэлектронной области 109.
4.2.3. Выбор рабочего газа 115.
4.2.4. Измерения фона 117.
4.2.5. Плоский пропорциональный счетчик 120 у.
4.3. Регистрация Be в криогенном детекторе 123 j.
4.4. Регистрация Be в детекторе из сверхчистого германия 127.
4.4.1. Оценка эффективности регистрации у-квантов у от распадов Be в германиевом детекторе 127 v 7.
4.4.2. Ожидаемое количество событий от распадов Be 128 7.
4.4.3. Моделирование событий от распадов Be в германиевом детекторе 129 Заключение. 132 Приложение Л.
Соотношения между углами и энергиями в реакциях нейтронов с литием. 134 Приложение Б.
7 7 7.
Выход Be в реакции.
Li (p, n) Be 137.
Литература
140.
Современное состояние исследования солнечных нейтрино.
Заключение
.
Сформулируем основные результаты диссертации:
1. Проведены расчеты, показывающие принципиальную возможность увеличенного по сравнению с ССМ потока нейтрино от реакции С+е +ve, обусловленную перемешиванием между центральной и внешними областями Солнца.
2. Показано, что литий-бериллиевый эксперимент по регистрации солнечных нейтрино позволит, совместно с данными других экспериментов, сделать выбор между солнечными моделями с различным содержанием металлов, включая модели с перемешиванием.
3. Проведен расчет каналов фона в литий-бериллиевом детекторе солнечных нейтрино. Показано, что вклад от внешних источников фона 0.15 SNU) пренебрежимо мал по сравнению с эффектом от солнечных нейтрино.
22 SNU с учетом осцилляций).
4. Измерена радиационная загрязненность образцов лития, который планируется использовать в качестве мишени. Установлено, что содержание урана и тория в образце менее 4−10'10 г/г. При такой концентрации этих элементов величина фона от изотопов соответствующих рядов составляет менее 1% от ожидаемого эффекта от солнечных нейтрино.
5. На лабораторных установках отработана процедура извлечения бериллия из металлического лития с эффективностью извлечения более 95%, при этом потери лития в результате процедуры извлечения не превышают 1%. Установлено, что извлечение бериллия из металлического лития должно проводиться в термостатическом режиме, т. е. нет необходимости манипулировать температурой во время процедуры извлечения с целью получения большей эффективности этого процесса. Это позволит не только упростить технологический процесс, но и существенно уменьшить потребление энергии.
6. Изучены термодинамические свойства соединений бериллия, которые можно использовать для измерения активности 7Ве в пропорциональном счетчике или другом газонаполненном детекторе.
7. Измерена эффективность счета 7Ве в пропорциональном счетчике при температуре 200 °C (60%). Показана принципиальная возможность измерения активности извлеченного бериллия с высокой эффективностью в криогенном детекторе. Кроме того, с помощью моделирования по методу Монте-Карло показано, что возможна регистрация распадов 7Ве в полупроводниковом детекторе из сверхчистого германия с удовлетворительной точностью (погрешность измерения скорости образования Be в литиевом детекторе от солнечных нейтрино может составить 10% за пять лет при регистрации распадов с помощью HPGe детектора массой 4 кг).
В заключение автор выражает глубокую признательность Г. Т. Зацепину за неизменный интерес и поддержку и научному руководителю А. В. Копылову, под непосредственным руководством которого выполнялась большая часть работ, составляющих эту диссертацию. Автор искренне благодарен также И. В. Орехову и Е. А. Яновичу за неоценимую помощь в исследованиях и плодотворные обсуждения. Хотелось бы выразить искреннюю признательность Г. Я. Новиковой, без которой были бы невозможны работы по экстракции бериллия и синтезу его соединений, а также В. Э. Янцу, сконструировавшему и изготовившему пропорциональные счетчики для измерений при высокой температуре. Автор также благодарит В. Н. Гаврина, Ю. И. Захарова и А. Е. Соломатина, в соавторстве с которыми были выполнены некоторые работы.
Список литературы
- Thomson, Sir William On the Age of the Sun’s Heat 1. Macmillan’s Magazine, 1862. v.5, pp.288−293
- S.Turck-Chieze Solar Interior: Standard Models II in Encyclopedia Of Astronomy And Astrophysics, ed. P. Murdin, Nature Publishing Group, 2002
- C.F. von Weizsacker Uber Elementumwandlungen im Innern der Sterne. I II Physik. Z., 1937. v.38, p. 176
- H.A.Bethe and C.L.Critchfield The Formation of Deuterons by Proton Combination II Phys. Rev., 1938. v.54, p.248
- H.A.Bethe Energy production in Stars II Phys. Rev., 1939. v.55, p.436
- J.N.Bahcall Solar Models: an Historical Overview II Nucl.Phys.B, 2003. v. 118, p.77
- John N. Bahcall How the Sun Shines II SLAC Beamline, 2001. v.31, No. l, p.2
- J.N.Bahcall, M.H.Pinsonneault, S. Basu Solar models: current epoch and time dependences, neutrinos, and helioseismological properties II Astrophys. J. 2001. v.555, p.990
- W.C.Haxton Neutrino Astrophysics II arXiv: nucl-th/0808.0735, 2008
- C.F. von Weizsacker Uber Elementumwandlungen in Innern der Sterne. IIII Physik. Z., 1938. v.39, p.633
- G.W.Collins, II The Fundamentals of Stellar Astrophysics II The Ohio State University, 2003
- B.Ricci, G. Fiorentini Helioseismology, solar models and solar neutrino II Nucl. Phys. В Proc. Suppl., 2000. v.81, p.95
- B.Ricci Solar models and solar neutrinos II www.fe.infn.it/~ricci
- G.Fiorentini, B. Ricci How long does it take for heat to flow through the sun? 11 ArXiv: astro-ph/9 702 133
- J.N.Bahcall, A.M.Serenelli, S. Basu New Solar Opacities, Abundances, Helioseismology, and Neutrino Fluxes II ApJ, 2005. v.621, L85
- C.Pena-Garay, A.M.Serenelli Solar neutrinos and the solar composition problem // arXiv:0811.2424v 1 astro-ph.
- J.N.Bahcall, R.K.Ulrich Solar Models, Neutrino Experiments, and Helioseismology И Rev. Mod. Phys., 1988. v.60, #2, p.297
- H.Costantini, A. Formicola et al. (LUNA collaboration) LUNA: a Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics И Rep. Prog. Phys., 2009. v.12, p.86 301
- C.Pena-Garay Solar Neutrinos and Solar Composition И XTTT International Workshop on «Neutrino Telescopes», 2009
- J.N.Bahcall, A.M.Serenelli, S. Basu 10,000 Standard Solar Models: A Monte Carlo Simulation И Astrophys.J.Suppl.Ser., 2006. v. 165, p.400
- Данные со страницы http://www.sns.ias.edu/~jnb/
- S.Turck-Chieze What We Know and don’t Know about Neutrino Production in the Stars? И In Proc. of the NEUTRINO 2006, Santa Fe, USA
- R.Davis (Jr) et al. Search for neutrinos from the Sun И Phys.Rev.Lett.1968. v.20, p.1205.
- B.T.Cleveland et al. Measurement of the solar electron neutrino flux with the Homestake chlorine detector И Astrophys. J. 1998. v.496, p.505.
- Р.Дэвис Полвека с солнечными нейтрино И УФН, 2004. т. 174, № 4, с.40 836
- J.N.Bahcall et al. Present status of the theoretical predictions for the CI solar-neutrino experiment II Phys. Rev. Lett. 1968. v.20, p. 1209
- C. Amsler et al. Solar Neutrinos Review Revised December 2007 by K. Nakamura // Particle Data Group, PL, 2008. V. B667, p. l
- J.N.Bahcall How many sigma’s is the solar neutrino effect? И Phys. Rev. C, 2002. v.65, p.15 802
- SAGE Collaboration, J.N.Abdurashitov et al. Measurement of the solar neutrino capture rate in SAGE I/ Nucl.Phys.Proc.Suppl., 2003. v. l 18, p.39
- GALLEX Collaboration, W. Hampel et al. GALLEXsolar neutrino observations: Results for GALLEX IVII Phys. Lett. B, 1999. v.447, p. 127
- GNO Collaboration, M. Altmann et al. Complete results for five years of GNO solar neutrino observations II Phys. Lett. B, 2005. v.616, p. 174
- Kamiokande Collaboration, Y. Fulcuda et al. Solar neutrino data covering solar cycle 22 И Phys. Rev. Lett., 1996. v.11, p.168 333