shkolakz.ru 1
  • Название эксперимента


Регистрация когерентного рассеяния антинейтрино на ядре.

  • Руководитель, его e-mail и телефон

Д.Ю. Акимов, akimov_d@itep.ru, тел. 59-84 (129-95-84).

  • Список участников эксперимента от ИТЭФ, их год рождения и должность. * отметить тех, у кого предполагается защита диплома или диссертации

Д.Ю. Акимов, 1958 г.р., начальник лаборатории (без з/п),

В.А. Белов, 1980 г.р., инженер (без з/п),

А.А. Буренков, 1962 г.р., инженер (без з/п),

А. С. Кобякин, 1984 г.р., инженер (без з/п),

А.Г. Коваленко, 1949 г.р., инженер (без з/п),

В.Н. Стеханов, 1953 г.р., научный сотрудник (без з/п),

А.С. Старостин, 1938 г.р. ведущий научный сотрудник (без з/п),


  • Участие других институтов (для известных коллабораций можно не приводить)

предполагается участие Института Ядерной Физики АН РФ им. Будкера

  • Статус эксперимента (разработка предложения, изготовление прототипов, создание детектора, набор статистики, обработка данных и др.)

Разработка предложения по эксперименту, отработка методики регистрации на прототипе двухфазного детектора ZEPLIN III.


  • Предполагаемые научные результаты и их соотношение с мировым уровнем

Двухфазный детектор, установленный вблизи активной зоны ядерного реактора, позволит зарегистрировать процесс когерентного рассеяния на ядре, предсказываемый Стандартной Моделью, но не наблюдавшийся до сих пор из-за малой величины энерговыделения в детекторе – менее 1 кэВ и, вследствие этого, трудности регистрации данного процесса. В случае обнаружения данного процесса он может быть использован в компактной (возможно, передвижной) установке для мониторинга ядерных реакторов и инспекции нелегальной наработки плутония.


В мировой практике наметились несколько направлений разработки методики: газовые детекторы с лавинным усилением на микроструктурах (GEM, микропиксельные детекторы; эксперимент NOSTOS), полупроводниковые детекторы (эксперимент TEXONO) и двухфазные детекторы на благородных газах Ar и Xe: в настоящее время имеется предложение Lawrence Livermore National Laboratory, аналогичное нашему с использованием двухфазного детектора на жидком Ar с добавкой Xe. Двухфазный детектор на благородном газе в настоящее время наиболее перспективен в силу уникального сочетания сверхнизкого порога регистрации энерговыделения (позволяет детектировать одиночный ионизационный электрон) и компактности – большая часть массы рабочего вещества находится в жидкой фазе.


  • Очень краткое описание конструкции установки (для создаваемых ИТЭФ (частей) установок) или ссылка для известных экспериментов

Процесс когерентного рассеяния реакторных антинейтрино предполагается регистрировать при помощи двухфазного детектора на жидком благородном газе (Ar, Xe), расположенного вблизи активной зоны ядерного реактора. Основное энерговыделение для ядер отдачи, образованных в этом процессе, лежит в области менее 1 кэВ, и количество произведенных ионизационных электронов составляет порядка одной – нескольких штук. Ожидаемое количество событий когерентного рассеяния при потоке антинейтрино от реактора 1013 с-1 см-2 оставляет около 100 кг-1сут.-1 для Ar и 400 кг-1сут.-1 для Xe. Событий, когда сигнал составит более одного ионизационного электрона ожидается от нескольких штук до нескольких десятков кг-1сут.-1 Принцип регистрации аналогичен принципу регистрации WIMP – частиц Тёмной Материи, используемому в детекторе ZEPLIN III: мишенью для антинейтрино является ксенон (или аргон) в жидкой фазе, а детектирование заряда происходит в газовой фазе. Благодаря использованию электролюминесценции в сильном электрическом поле такой детектор позволяет регистрировать сверхмалую ионизацию - одиночные электроны. Отличие от детектора Тёмной Материи состоит в том, что фотоумножители расположены в газовой фазе над электролюминесцентным зазором. Это значительно увеличивает светосбор электролюминесцентных фотонов и позволяет получить до нескольких десятков фотоэлектронов в фотоумножителях на один ионизационный электрон, с уверенным разделением двухэлектронных от одноэлектронных сигналов, которые являются основным фоном.



  • Наименование работы

    январь

    февраль

    март

    апрель

    май

    июнь

    июль

    август

    сентябрь

    октябрь

    ноябрь

    Декабрь

    Отработка методов выделения одноэлектронных событий на прототипе детектора ZEPLIN III





































    Разработка концептуального дизайна детектора



































    Разработка предложения




































    График проведения работ (2008г.)




  • Оценка стоимости установки и всего эксперимента (включая заработанную плату, материалы, оборудование, пучки, энергозатраты, и т.п.), запрашиваемой в ИТЭФ; выделить в 2008 году.

Для уже ведущихся экспериментов провести оценку стоимости их продолжения

Стоимость установки и эксперимента будет определена после разработки предложения в 2008 г.

На 2008 г. запрашивается 100000 руб. – оборудование и материалы


  • Роль (visibility) ИТЭФ в эксперименте

ИТЭФ будет отвечать за создание двухфазного детектора и лабораторные тесты с прототипом.


  • Грантовая поддержка

Работа была поддержана в 2005 – 2007 гг грантом РФФИ 05-02-08095-офи-э "Детектирование когерентного рассеяния реакторных нейтрино на ядрах, разработка метода дистанционного контроля мощности ядерного реактора".

  • Для уже ведущихся экспериментов включить в заявку краткий отчет за последние годы (2004-2007), включающий основные результаты эксперимента, полученные с существенным вкладом ИТЭФ, список соответствующих публикаций и докладов, сделанных сотрудниками ИТЭФ на международных конференциях.


На прототипе ИТЭФ продемонстрирована принципиальна возможность регистрации одиночных ионизационных электронов двухфазным методом с использованием электролюминесценции. Исследованы характеристики двухфазного ксенонового детектора, работающего в режиме регистрации одиночных электронов: амплитудное распределение сигналов, координатное разрешение.

Отдельно исследовались методы дополнительного усиления ионизационного сигнала в пропорциональном режиме на проволочном аноде с целью увеличения выхода электролюминесцентных фотонов и улучшения одноэлектронных характеристик двухфазного детектора.

Публикации

Д.Ю. Акимов и др., Двухфазный ксеноновый детектор с газовым усилением и электролюминесцентной регистрацией сигнала. Принята в печать в ПТЭ. Публикация в 1 номере 2008г.