Выписка из протокола заседания межведомственной рабочей группы по научной инфраструктуре от 26 апреля 2011г. О рассмотрении материалов по проектам мега- сайенс к заседанию Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям по вопросу «О развитии научной инфраструктуры в Российской Федерации» Заслушав и обсудив информацию…… рабочая группа решила: ……….. Рекомендовать Минобрнауки России совместно с Российской Академией наук проработать вопрос о целесообразности и возможности модернизации Байкальского глубоководного нейтринного телескопа и Баксанского подземного детектора геонейтрино

О создании новой нейтринной лаборатории на Калининской АЭС О нейтринных исследованиях на исследовательских реакторах О производстве изотопно-обогащенных материалов Об участии российских институтов в международных экспериментах С О Д Е Р Ж А Н И Е

Эксперименты на реакторах Фундаментальные и прикладные исследования на Калининской АЭС проводятся ИТЭФ и ОИЯИ: Эксперимент GEMMA - поиск магнитного момента нейтрино Эксперимент DANSS : поиск осцилляций в стерильные нейтрино контроль работы АЭС по потокам и спектрам нейтрино (задачи МАГАТЭ) Эксперименты на исследовательских реакторах: измерения потоков и спектров нейтрино и сравнение с теорией Поиск осцилляций в стерильные нейтрино

Задачи Лаборатории на КАЭС Создание общей базы с уникальными возможностями для : Проведения фундаментальных исследований характеристик нейтрино в реакторных экспериментах (магнитный момент, процессы рассеяния, поиск стерильных нейтрино и другие) Разработки новых методов регистрации нейтрино и создание на их основе новых нейтринных детекторов Проведения прикладных исследований внутри реакторных процессов с помощью антинейтрино для ядерной энергетики, непрерывное измерение мощности реактора и степени выгорания топлива Создания компактных детекторов антинейтрино для дистанционного контроля наработки и несанкционированного отбора плутония в процессе работы реактора в реальном времени для предотвращения распространения ядерного оружия

Overburden (reactor, equipment, etc.): ~70 m ~70 m of W.E. Technological room just under reactor 13.9 m 13.9 m only! /cm 2 /s Reactor #2 of the Kalinin NPP (400 km North from Moscow) Power: 3 GW th 315 ON: 315 days/yr 50 OFF: 50 days/yr JINR (Dubna) + ITEP (Moscow) GEMMA GEMMA Germanium Experiment on searching for the Magnetic Moment of the reactor Antineutrino

Phase-1: μ 5.8×10 –11 μ B Phases 1+2: μ 3.2×10 –11 μ B Phases 1+2+3: μ 2.9×10 –11 μ B New Phase (6kg, 10m): μ 1.0×10 –11 μ B GEMMA Results and Prospects 1.5 kg, 14m

Segmental solid plastic scintillator (2500 cells) Sensitive volume=1 m 3 Cu (carriage frames = -shield) Pb ( -shield) CH 2 + B (n-shield) Plast. scnt. (µ-shield)DANSS

Expected parameters: Sensitive volume: 1 m 3 Total mass: 13 t + lift + … Composition: 5 sections (1m × 1m × 0.2m) of (5X + 5Y) modules = 2500 cells { 1 module = 5 × 10 = 50 cells } IBD detection efficiency: ~72% Count rate: ~ 10 4 m Background: events/day Energy resolution: σ E = 4 MeV Due date: section 0 – Feb 2010 sections 1-4 lifting gear + shielding–

Работы на исследовательских реакторах: ИР-8, ВВР-М, СМ-3, ПИК Развитие спектрометрии реакторных антинейтрино: - измерение бета-спектров смесей осколков деления изотопов 235 U, 238 U, 239 Pu, 241 Pu - дальнейшая разработка процедуры конверсии бета-спектров. Новый эксперимент на реакторе ИР-8 в Курчатовском институте, 2012 год

Проект для реактора СМ-3 ПИЯФ, КИ, ИФВЭ, ВНИИАР Работы на исследовательских реакторах: ИР-8, ВВР-М, СМ-3, ПИК Поиски стерильных нейтрино Проект для реактора ПИК ПИЯФ, КИ, СПбГУ, ИФХ РАН и др. Поиск эффектов нарушения фундаментальных симметрий Поиски ЭДМ нейтрона и электрона, поиски нарушений СР- и Т-инвариантности в ядерных γ-переходах, в атомах и в молекулах

Centrifugal separation of isotopes Molecular Laser Isotope Selection AVLIS stands for Atomic Vapor Laser Isotope Selection Rectification technology of carbon enrichment Plasma method of isotope separation based on ion-cyclotron resonance Разделение изотопов в НИЦ «Курчатовский институт» 76Ge, 82Se, 100Mo, 116Cd, 130Xe, 150Nd

Проект промышленной установки Цель – 100кг Nd % 1. Испарения атомов через объем лазерного излучения. 2. Селективная фотоионизация 3. Ионизированные атомы Nd-150 собираются на коллектор электрическим полем 4. Остальные атомы (оставшиеся нейтральными) приходят на коллектор отходов. Развитие технологии обогащения Nd Мощность лазеров накачки – 1000 Вт Мощность лазеров на красителях – 500 Вт Производительность 10 г/сутки Стоимость разработки и строительства – 5 млн.$ Срок создания – 2 года Метод лазерного разделения изотопов в атомном паре (AVLIS) примеси ~ г/г

Преимущества: очень компактный почти монохроматический источник чистых ν e хорошо известной активности; независимые измерения скорости захвата на двух различных расстояниях от источника; плотная металлическая Ga мишень обеспечивает высокую скорость взаимодействия и хорошую статистическую точность; все процедуры хорошо изучены и применяются в солнечном эксперименте и в предыдущих экспериментах с источниками; отсутствие фона и неопределенностей, связанных с неточным знанием нейтринного спектра, обеспечат простоту интерпретации результатов Доказательства проявления нестандартных свойств нейтрино : существенное различие между величинами скоростей захвата в зонах средняя скорость захвата в обеих зонах будет значительно ниже ожидаемой скорости sin 2 (2 = 0.3 Мишень: 50 т металлического Ga Мишень: 50 т металлического Ga Массы в зонах: 8 т and 42 т Массы в зонах: 8 т and 42 т Ср. длина пробега в каждой зоне : = 55см Ср. длина пробега в каждой зоне : = 55см σ – сечение захвата{5.8× cm 2 [Bahcall] } Схема 2-зонного Ga эксперимента с 51 Cr (3MCi) источником 64.5 ат./день Скорость захвата в каждой зоне в начале 1-го облучения: 64.5 ат./день

Windowless Gaseous Tritium Source

Установка «Троицк ню-масс» является единственной установкой, позволяющей исследовать систематические эффекты в безоконном тритиевом источнике (KATRIN: начало набора статистики планируется на гг.): 1. Плазменные эффекты 2. Эффекты объёмного заряда, радиоактивкый 83 Kr, тритиевое наполнение 3. Рекомбинация электронов 4. Потери энергии электронами в протии-H 2 и тритии-T 2 5. Электрон/заряженный ион, прохождение в магнитной транспортной системе В годах планируется провести исследования по пунктам 1-4

В группе прорабатывается новое направление исследований – прямое измерение возможного вклада и оценка массы стерильных нейтрино в К-захвате и бета-распаде Наличие уникального спектрометра позволяет проводить оценки вклада стерильных нейтрино в кэВ-ном диапазоне масс, неосуществимые в осцилляционных экспериментах. По старым данным измерения спектра электронов в распаде трития, проведена оценка верхней границы вероятности существования тяжёлого нейтрино в диапазоне масс эВ. Статья подготовлена к публикации

Экспериментальный комплекс: - два детектора (Borexino, 4 кт и CTF, 1 кт), - заводы по очистке жидкостей и газов, - установки синтеза ультра чистых жидкостей, - два электронных измерительных комплекса, - вспомогательные детекторы и устройства. ОИЯИ – НИЦ КИ – ПИЯФ – НИИЯФ BOREXINO – низкофоновый экспериментальный комплекс в Гран Сассо

прецизионные измерения 7Be-нейтрино (862 кэВ), измерение асимметрии день/ночь потока (862 кэВ), измерение потока 8B-нейтрино с порога 3 МэВ, первое измерение pep-нейтрино (1442 кэВ), новое ограничение на потоки нейтрино CNO-цикла. BOREXINO - результаты. Солнечные нейтрино. Нейтрино от ускорителя Эксперимент ( гг.)точность (1.6 ± 0.3)×10 8 Borexino~20% (4.87 ± 0.24)×10 9 Borexino~ 5% (5.2 ± 0.2)×10 6 SNO,SK,Bx,KL ~ 4% < 7.4 × 10 8 Borexino Осцилляции в вакууме и веществе Скорость распространения нейтрино:

KamLand и BOREXINO - результаты. Гео-нейтрино ДетекторKamLANDBOREXINO Период набора данных ( ) 2135 дней ( ) 537 дней Расстояние детектора до АЭС 200 км1000 км Полное число зарегистрированных событий, среди которых: - событий от реакторов, - фоновые события ± ± , / – ± 0.06 Число геонейтрино / / –3.4 Скорость счета геонейтрино на 100 тонн мишени в год 2,7 +1,1 / -1, ,6 / –1.3 Потоки геонейтрино, 1/см 2 ×с (4,3 +1,2 / -1,1 ) ×10 6 (7,1 +2,9 / -2,4 ) ×10 6 W = 44 1 ТВт W р/а =(20±9) ТВт W гео-реактор

Измерение 13 в эксперименте Дая Бэй (с участием ОИЯИ) Absolute Reactor Flux: Largest uncertainty in previous measurements Relative Measurement: Multiple detectors removes absolute uncertainty First proposed by L. A. Mikaelyan and V.V. Sinev, Phys. Atomic Nucl (2000) Most precise measurement of sin 2 2θ 13 to date. sin 2 2θ 13 = ± (stat) ± (syst)

Эксперимент T2K - Эксперимент начал набор статистики в 2010 г. - Планируется набор данных для интегрального потока 8х10 21 протонов на мишени Вклад ИЯИ SMRD детектор SMRD Нейтринный пучок на ускорительном комплексе JPARC, Япония

12 May 2012Yu.Kudenko INR RAS Наблюдение осцилляций е 10 e событий зарегистрировано в СуперКамиоканде ( событий ожидались, если 13 =0) p-value = (3.2 ) sin = – для m 2 23 = 2.4x10 -3 eV 2, =0, 23 = /4 Т2К: результаты и планы Ближайшие планы - CP нарушение в лептонном секторе (измерения с нейтрино и антинейтрино) - иерархия масс - прецизионные измерения осцилляционных параметров Осцилляции μ Эффект наблюден на уровне 4.5σ sin 2 (2θ 23 )> x10 -3 < Δm 2 23 (eV 2 ) < 3.1x10 -3 (90% CL)

Поиски безнейтринного двойного бета-распада ИзотопQ (keV)Содержание (%)Проект 76Ge20397,8GERDA, MAJORANA 82Se29959,2SuperNEMO 100Mo30349,6MOON 130Te252934,5CUORE 136Xe24798,9EXO, KamLand-Zen, XMASS 150Nd33675,6SNO+, SuperNEMO, Borexino, Неодим ИзотопT 1/2 | |, eVПроект 76GeT 1/2 >1.2· ·10 24 < 0,8NEMO-3 130TeT 1/2 >2.8·10 24 < 0,8CUORICINO Новое поколение экспериментов – улучшение чувствительности до | |~ ,1 eV Текущие результаты

Установка GERDA, расположена в лаборатории Gran-Sasso. Фаза I – кг обогащенного Ge. Экспозиция (июнь 2012) – 6.1 кг.год Результат Клабдора будет превзойден весной 2013 года

GERDA result - 2ν2β decay of 76 Ge 2ν2β, 42 K, 40 K, 214 Bi, 39 Ar, 228 Th

DarkSide – двух фазный LAr детектор + низкофоновый комплекс Борексино Италия США Россия: НИЦ КИ, ОИЯИ, ПИЯФ, ИТЭФ, НИИЯФ МГУ

Создание российской экспериментальной базы - платформы нового поколения детекторов Разработка масштабных ( кг) двухфазных ксеноновых детекторов для поисков Темной материи. Проект РЭД «Российский Эмиссионный Детектор» ИТЭФ, МИФИ, КИ, ПИЯФ, НИИЯФ МГУ, ИЯФ СО, ИЯИ (?) 1-я фаза ν-N когерентное рассеяние 2-я фаза поиск Темной материи Постановка на реакторе МИФИ эксперимента по изучению рассеяния нейтронов на ядрах ксенона и определение отклика эмиссионного детектора в неизученной области энергий ядер отдачи ксенона менее 4 кэВ. Ближайшая цель

Dark Matter WIMP search in EDELWEISS experiment 10 кг HPGe experiment in Modane Best limit: σ(W-N) 4.4x10 8 pb, ( σ(W-N) 4.4x10 8 pb, (M W = 85 GeV, 90%CL) was obtained. To improve further this limit the problem with background is investigated.