Программа Президиума РАН «Нейтринная физика» Отчет лабораторий РХМДН ОЛВЭНА и ГГНТ БНО 2006 Программа Президиума РАН «Нейтринная физика» Отчет лабораторий РХМДН ОЛВЭНА и ГГНТ БНО 2006 Проект « Галлий-германиевый нейтринный телескоп » (Эксперимент SAGE) (Эксперимент SAGE) Номер государственной регистрации Участники проекта: Институт ядерных исследований РАН, Институт ядерных исследований РАН, Лос Аламосская национальная лаборатория, США Университет Вашингтон, США Количество научных сотрудников:12 Количество сотрудников:69 (30 – дежурный персонал) Период выполнения проекта: Лос Аламосская национальная лаборатория, США Университет Вашингтон, США Количество научных сотрудников:12 Количество сотрудников:69 (30 – дежурный персонал) Период выполнения проекта:

Проект « Галлий-германиевый нейтринный телескоп » включает: 1) Измерение потока солнечных нейтрино Галлий-германиевым нейтринным телескопом (ГГНТ). 2)Регенерация галлия, периодическое восстановление массы активной части мишени. (руководитель с.н.с. Е.П. Веретенкин) 3) Исследование возможности создания электронного детектора реального времени. а) Неактивированные кристаллы LiF (руководитель к.ф.м.н. н.с. В.В. Горбачев). б) Объемные полупроводниковые кристаллы (руководитель к.ф.м.н. н.с. Ю.П. Козлова). 4) Спектрометр быстрых нейтронов (руководитель н.с. Д.Н. Абдурашитов). (руководитель н.с. Д.Н. Абдурашитов). Номер государственной регистрации Номер государственной регистрации ) Исследование свойств нейтрино (антинейтрино) на ГГНТ с искусственными источниками нейтрино и антинейтрино.

Finished 2006 solar runs Counting runs Short time counting Oct, Nov 2006 run - Future runs (Nov, Dec 2006) - SAGE ГГНТ

SAGE Jan 1990 – Dec runs, 264 separate counting setsLL KKSAGE Jan 1990 – Aug runs, 280 separate counting setsLL KK (stat. only)

Результаты семи солнечных нейтринных экспериментов и сравнение с предсказаниями стандартных солнечных моделей и с предсказаниями стандартных солнечных моделей и расчеты солнечных моделей The measured electron neutrino pp flux at Earth of ( ) × /(cm 2 -s) (5.94 ± 0.06) × /(cm 2 -s) (SSM) ×( ) = (3.30 ± 0.07) × /(cm 2 -s) Excellent agreement

GALLEX GNO ГГНТ

77.5 ± 6.2 ± 4.5 SNU –5.3 ± 2.5 SNU GALLEXGNO 69.3 ± 4.1 ± 3.6 SNU SAGE 66.5 ± 3.5 ± 3.4 SNU 68.9 ± 4.4 ± 3.4 SNU 79.4 ± 8.6 ± 3.9 SNU 65.0 ± 5.0 ± 3.4 SNU ГГНТ

77.5 ± 6.2 ± 4.5 SNU –5.3 ± 2.5 SNU 68.9 ± 4.4 ± 3.4 SNU 79.4 ± 8.6 ± 3.9 SNU 65.0 ± 5.0 ± 3.4 SNU GALLEXGNO 69.3 ± 4.1 ± 3.6 SNU SAGE 65.4 ± 3.3 ± 3.4 SNU ГГНТ

arXiv:hep-ph/ v1 27 Nov 2006

Present status of solar neutrino facilities 1 SNO KamLAND

Stage of R&D CC exp. ( e only) e scattering exp. ( e + )) e scattering exp. ( e + ))2proposed

3) Полупроводниковые монокристаллы (руководитель к.ф.м.н. н.с. Ю.П. Козлова). Разработанная технология низкотемпературного выращивания арсенида галлия из раствора-расплава позволила получить высоко- омные образцы с концентрацией основного дефектного центра EL2 на два порядка меньше чем в обычном полуизолирующем GaAs. Эти образцы показали существенно более высокую фоточувстви- тельность и соответственное увеличение жизни носителей заряда по сравнению со стандартным GaAs. Однако детекторные свойства материала улучшились незначительно, и эти работы были приостановлены. В соответствии с Соглашением LANL США в рамках междуна- родного сотрудничества SAGE поиск возможности создания полупро- водникового детектора на основе галлия будет продолжен в 2007 году.ГГНТ

Оценка скоростей взаимодействия нейтрино с мишенью LiF массой 100 т LiF ( руководитель к.ф.м.н. н.с. В.В. Горбачев)

Gallium chloride solution Gallium metal (SAGE) (GALLEX) (1)(2) m Ga (tons) m of target (kg)35,535,5 0, enrichment (% 50 Cr)38,638,6 92,4 96,94% 40 Ca (natural Ca) source specific activity (KCi/g)0,0480,052 1,0192,7 source activity (MCi)1,711,87 0,520,41 expected rate11,712,7 14,013,9 R=p measured /p predicted 1.0± ± ± ± Cr 37 Ar 0.88±0.05 Weighted average ГГНТ

Искусственный источник нейтрино 51 Cr 520 грамм 92.4% 50 Cr ~ 2МКи 51 Cr Реактор СМ-3 Что можно сделать с источником ~ 2МКи ?

Candidates for antineutrino source 71 Ga+ 71 Ge+e – (direct measurements) 32 P Q=1.710 MeV T 1/2 =14,29 d 170 Tm Q=0.968 MeV T 1/2 =128,6 d 123 Sn Q=1.410 MeV T 1/2 =129,2 d KamLAND

Neutron flux, cm -2 s -1 (1.0–10.0 Energy range, for E = ) Energy range: 1-20 MeV Sensitivity: n·cm -2 ·s -1 Detection efficiency: Energy resolution: ~60% Scintillator volume: 30 l Size: cm 3 Mass: 100 kg Internal background of the detector (H 2 O + Borated Polyethylene shield) Surrounding mine rock (at 4800 m.w.e.) SAGE main room J.N.Abdurashitov et. al. Nucl. Phys. B 110 (2002)

Схема детектора Калориметр Комбинация: –Органический сцинтиллятор – 3 He проп. счетчики Задержанные совпадения

Д.Н. Абдурашитов, И.Е.Веретенкин, В.Н. Гаврин, В.Л. Матушко, A.A. Шихин, Е.А. Янович, В.Э. Янц ИЯИ РАН Рабочее совещание ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ НА НЕЙТРОННОМ КОМПЛЕКСЕ ИЯИ РАН 3 марта 2006 Троицк Спектрометр Быстрых Нейтронов Высокого Разрешения: возможности прямого измерения спектра и плотности потока быстрых нейтронов на нейтронном комплексе ММФ J.N. Adams, J.S. Nico and A.K. Thompson National Institute of Standards and Technology Neutron Interactions and Dosimetry Group Gaithersburg, MD USA

Разрешение: основной принцип Если n захвачен За счет нелинейности световыхода Если протоны отдачи раздельно ИЗОЛИРОВАННЫЕ СЕГМЕНТЫ

Спектрометр быстрых нейтронов (научн. рук. Д.Н. Абдурашитов) (научн. рук. Д.Н. Абдурашитов) Создание секционного спектрометра быстрых нейтронов с компенсацией нелинейности световыхода сцинтиллятора высокого разрешения (поряд- ка 10-15% для энергии нейтронов 14 МэВ ) для регистрации нейтронов с энергией МэВ с высокой (до несколько процентов) эффективностью. 1. Создан действующий вариант детектора на основе жидкого сцинтиллятора 2. Проведен ряд работ с целью повышения эффективности и разрешения детектора, а также улучшения его эксплуатационных характеристик: изготовлен комплект новых секций улучшенной конструкции в заводских условиях, изменено крепление ФЭУ на световод секции.

Спектрометр быстрых нейтронов 3. Проведено облучение детектора источником нейтронов с энергией 14.1 МэВ от D- T генератора. В результате получен четкий пик с разрешением около 30%. Эффективный порог регистрации нейтронов составил величину около 3 МэВ для порога по числу рассеяний нейтрона, равном 3. нейтронный спектр фон мюонов ФОН ИСТОЧНИК Скорость счета отдельной секции (MALU>0): 10 с с -1 Скорость счета детектора (MALU>2): 2 с -1 5 с -1

Основные задачи проекта на 2007 год 1)Продолжение извлечений на ГГНТ, анализ получаемых данных. 2)Проведение регенерации Ga и подготовка его для включения в активную часть мишени телескопа. 3)Создание технологических систем для исследования неактивиро- ванных кристаллов LiF и исследование свойств его сцинтилля- ционного излучения. 4)Исследование детекторных свойств полупроводниковых монокристаллов. 5)Монтаж нейтронного спектрометра, измерение его разрешения и эффективности с точностью не хуже 10%. 6)Рассмотрение возможности исследования свойств нейтрино на ГГНТ с искусственными источниками нейтрино и антинейтрино.

Публикации 2006 года. Публикации 2006 года The BNO–LNGS joint measurement of the solar neutrino capture rate in 71 Ga, Astroparticle Physics 25 (2006) 349– Measurement of the response of a Ga solar neutrino experiment to neutrinos from a 37 Ar source, Physical Review C 73, (2006) 12 pages Measurement of the Response of a Ga Solar Neutrino Experiment to 37 Ar Source, Physics of Atomic Nuclei (2006) Vol.69, No.11, Метод измерения больших скоростей счета детекторов ионизирующего излучения с высокой точностью, Приборы и техника эксперимента, 2006, 3, с Конструкция и технология изготовления источника нейтрино на основе 37 Ar, Приборы и техника эксперимента, 2006, 4, с Технология и установка для экстракции, очистки и сбора 37 Ar из оксида кальция, Приборы и техника эксперимента, 2006, 4, с Synthesis Solute Diffusion Growth of Bulk GaAs: Effects of Growth Temperature and Stoichiometry. Solid-State Electronics, (2006) in press. В 2006 году на международных конференциях было представлено три доклада, один на конференции по нейтринной физике и астрофизике в Санта Фе (США), июнь 2006 года («Нейтрино 2006») два доклада на международной конференции «ICHEP06» в Москве (Россия), июль 2006 года один на Российских конференциях представлен один доклад, на 9-й Конференции «Арсенид Галлия и Полупроводниковые соединения Группы III-V. GaAs-2006» в Томске (Россия), октябрь 2006 года