Отчет о научно-исследовательской работе нейтринная астрофизика, нейтринная, гамма и гравитационно-волновая астрономия, физика космических лучей, физика и техника нейтринных телескопов в низкооновых подземных и подводных лабораториях (стр. 18 )

Полученные результаты анализа измерений скорости захвата солнечных нейтрино на Установке согласуются в пределах статистических ошибок с измерениями на ГГНТ.

Рисунок 3.4.1.1  Результаты 259 измерений по времени извлечений на ГГНТ.

Вертикальные линии в каждой точке - статистические ошибки 68%. Зеленым цветом выделены предварительные результаты измерения скорости захвата на ГГНТ в 2016 г. L, K - результаты обработки по L - и по K-пику соответственно: 65.9 ± 3.5, 63.3 ± 3.0 (SNU). Горизонтальные линии - объединённый результат за весь период измерений 64.5 ± 2.2 SNU. Приведены только статистические ошибки.

Рисунок 3.4.1.2 Результаты 259 измерений, объединенных по годам.

Заштрихованная область соответствует объединенному результату 64.5 ± 2.2 (стат.) SNU. Вертикальные линии в каждой точке соответствуют статистической ошибке 68%, горизонтальные – временному интервалу объединённого анализа измерений. Зеленый цвет – предварительный объединенный результат 2016 г: 52.5+12.1-11.2 SNU

В соответствии с планами НИР в 2016 году было изготовлено и аттестовано 600 слитков изотопно-обогащённой лигатуры (носителя), из которых 300 слитков обогащенные по изотопу 76Ge и 300 - по изотопу 72Ge.

В течение 2016 года на новой счётной системе проводились фоновые измерения пропорциональных счётчиков ГГНТ. Полученные фоновые характеристики согласуются с фоновыми характеристиками этих счетчиков, полученными в фоновых измерениях, проводившихся в разное время на счетной системе ГГНТ. Полученный результат подтверждает соответствие счётных характеристик двух счётных систем.

3.4.1 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

План НИР по теме «Галлий-германиевый нейтринный телескоп (ГГНТ) Баксанской нейтринной обсерватории» на 2016 год выполнен в полном объеме.

3.4.1 ПУБЛИКАЦИИ

Vladislav Barinov, Vladimir Gavrin, Dmitry Gorbunov, and Tatiana Ibragimova. BEST sensitivity to O(1) eV sterile neutrino Phys. Rev. D 93, (2016), 073002. V. N. Gavrin, V. V. Gorbachev, T. V. Ibragimova, A. V. Kalikhov, A. A. Shikhin, V. E. Yants. Registration system for 71Ge rare decays in proportional counters for BEST experiment.  Отправлено в журнал “Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei”/“Физика элементарных частиц и атомного ядра” V. N. Gavrin, B. T. Cleveland, V. V. Gorbachev, T. V. Ibragimova, A. V. Kalikhov, Yu. P. Kozlova, I. N. Mirmov, A. A. Shikhin and E. P. Veretenkin. Search for sterile neutrinos in gallium experiments with artificial neutrino sources. Отправлено в журнал “Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei”/“Физика элементарных частиц и атомного ядра” A A Shikhin, V N Gavrin, V V Gorbachev, T V Ibragimova, A V Kalikhov and V E Yants. Registration of 71Ge rare decays in radiochemical gallium experiments SAGE and BEST. Отправлена в печать.

Число публикаций, индексируемых в базе данных WoS: 1

3.4.2 Эксперимент с искусственным источником нейтрино на основе радионуклида 51Cr активностью 3 МКи

СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Научные руководители:

старший научный сотрудник

старший научный сотрудник, кфмн

Исполнители:                

Ведущий инженер

Научный сотрудник

Научный сотрудник

Младший научный сотрудник

Старший научный сотрудник, кфмн

Старший научный сотрудник, ктн

Ведущий инженер

Начальник установки

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ИЯИ РАН – Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук.

BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions) – Баксанский эксперимент по поиску переходов в стерильные нейтрино.

ГИП - газоизостатическое прессование.

ppm - parts per million - частей на миллион - единица измерения концентрации.

ППД – полупроводниковый детектор.

ВТИ – внутреннее тормозное излучение.

3.4.2 РЕФЕРАТ

Отчет 14 с., 2 рис., 2 табл.

СОЛНЕЧНЫЕ НЕЙТРИНО, ГАЛЛИЙ-ГЕРМАНИЕВЫЙ НЕЙТРИННЫЙ ТЕЛЕСКОП, ИСКУССТВЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ НЕЙТРИНО, ВТИ, ХРОМОВАЯ МИШЕНЬ

Объектом исследования являются коротко-базовые осцилляционные переходы в стерильные состояния нейтрино от высокоинтенсивных нейтринных источников, в рамках которых можно интерпретировать результаты, полученные в галлиевых экспериментах SAGE и GALLEX при калибровках солнечных детекторов искусственными источниками нейтрино

Цель работы — разработка методик и создание технологии изготовления компактного источника нейтрино на основе радионуклида 51Cr активностью 3 МКи для выполнения эксперимента по исследованию нестандартных свойств нейтрино.

В рамках выполнения НИР по разработке методики изготовления хромовой мишени проведена экспериментальная проверка основных этапов процесса, включающие получение и механическое измельчение электролитического хрома и последующее компактирование порошка методом ГИП. Полученные результаты показали, что данные методики в основном обеспечивают необходимые физические и химические характеристики получаемого материала и минимизацию его потерь, однако требуются дополнительные разработки по повышению чистоты хромовых мишеней.

В части работ по разработке методик и изготовлению систем высокоточного измерения активности источника нейтрино выполнена метрологическая поверка средств измерений, входящих в состав калориметрической системы для измерения активности искусственного источника нейтрино. Первые результаты метрологических характеристик измерительной калориметрической системы с учетом полученных в результате поверки погрешностей измерительного оборудования показали, что в режиме постоянного тепловыделения при мощностях более 100 Вт тепловыделение может быть измерено с точностью лучше 0,2 %. Полученная точность измерения относится к числу лучших в мире достигнутых в калориметрических измерениях активностей высокоактивных источников ионизирующего излучения.

Для обоснования заявляемой точности спектрометрического метода определения активности нейтринного источника были проведены измерения спектра ВТИ точечного источника 51Cr малой активности (1 ГБк). Разработанным методом измерений активность источников 51Cr малой интенсивности была измерена с точностью 3.3%. Активность, измеренная по гамма-линии 51Cr 320 кэВ, согласуется с активностью, полученной по спектру ВТИ, в пределах 6%. Установлены вероятные значения основных неопределенностей метода. Работы по повышению точности прибора будут продолжены в 2017 году.

3.4.2 ВВЕДЕНИЕ

Использование компактных высокоинтенсивных искусственных источников нейтрино рассматривается как одно из основных направлений в исследованиях нестандартных свойств нейтрино [1,2]. Это связано с тем, что такие источники дают потоки чисто электронных нейтрино с известными спектрами и интенсивностями, которые могут быть измерены с высокой точностью, и позволяют выполнять исследования на очень коротких настояниях от источника. Начало этому направлению было положено четырьмя галлиевыми экспериментами SAGE [3,4] и GALLEX [5], в которых для калибровки детекторов использовались искусственные источники нейтрино. Неожиданно низкий результат, полученный в этих экспериментах, получил название «галлиевой аномалии». Дефицит нейтрино, обнаруженный в этих калибровочных экспериментах, также как и дефицит нейтрино в реакторных экспериментах на коротких расстояниях, может быть объяснен существованием осцилляционных переходов электронных нейтрино в стерильные состояния.

Для исследования причины «галлиевой аномалии» разрабатывается Баксанский эксперимент по исследованию переходов в стерильное состояние электронных нейтрино от искусственного источника хром-51 активностью выше 3 МКи (эксперимент BEST).

3.4.2 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

3.4.2.1. Разработка технологии изготовления облучательной мишени из обогащенного хрома

3.4.2.1.1. Разработка методик повышения чистоты хромовой мишени

Одним из основных этапов изготовления источника нейтрино на основе 51Cr является электролитическое восстановление металлического хрома из раствора ангидрида хрома CrO3. В 2015 г. разработана технология восстановления хрома, изготовлен электролизер и проведен пробный процесс электролиза с получением 1,5 кг металлического хрома. Металлических хром, полученный в результате электролитического восстановления представляет собой чешуйки размерами около 10 х 5 х 1 мм. Проведенные предварительные процессы горячего изостатического прессования (ГИП) показали, что насыпная плотность порошка металлического хрома должна составлять не менее 4 г/см3. Насыпная плотность чешуек электролитического хрома составляет ~ 2 г/см3, т. е. необходима дополнительная стадия помола чешуек хрома. При этом не должно происходить загрязнения хрома примесями, которые могут влиять как на качество прессованного материала, так и образовывать радиоактивные изотопы в течение облучения хромовых стрежней в атомном реакторе. 

С точки зрения минимального загрязнения примесями оптимальным является помол с использованием струйной мельницы, в которой измельчение происходит за счет соударения частиц в псевдосжиженном слое (аэрозоле) потоками воздуха или пара высокого давления.

Другим типом мельниц, обеспечивающим необходимую дисперсность порошка, являются вибрационные мельницы, предназначенные для тонкого измельчения хрупких порошкообразных материалов за счет ударного и истирающего действия мелющих тел, находящихся вместе с измельчаемым материалом в вибрационном барабане. Был произведен помол 2 кг чешуек электролитического хрома производства на вибрационной мельнице Herzog HP-M 100P в лаборатории Металлургии порошков алюминия Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого. В качестве размольной гарнитуры использовались шары из стали Готфильда (11-14,5 % Mn, 0,9-1,3 % С) с высоким сопротивлением истиранию.

В результате помола был получен порошок металлического хрома с размерами частиц < 280 мкм и насыпной плотностью 3,45 г/см3. Химический анализ полученного порошка был проведен в химической лаборатории . Результаты анализа представлены в таблице 3.4.2.1. Для сравнения в таблице 3.4.2.2 представлены результаты химического анализа чешуек электролитического хрома до измельчения.