Инжечик Лев Владиславович Кафедра общей физики inzhechik@stream.ru

1. Подземные низкофоновыеэксперименты по поиску безнейтринного двойного бета-распада Ge-76“Heidelberg-Moscow” и “GERDA” Инжечик Лев Владиславович Кафедра общей физики inzhechik@stream.ru Межпредметный семинар МФТИ - 03.11.2010

2. Spain Поток космических мюонов, штук на кв. метр в секунду из телесного угла 1 стерадиан Japan Italy USA France Russia Canada India Потоки космических мюонов в некоторых подземных лабораторияхмира Межпредметный семинар

3. IUSInstitute of Underground Science,Boulby Mine CUPP Centre for Underground Physics in Pyhäsalmi LSM Laboratoire Souterrainde Modane BNO Baksan NeutrinoObservatory LSC Laboratorio Subterraneo de Canfranc LNGS Laboratori Nazionali delGran Sasso SUL Solotvina UndergroundLaboratory Межпредметный семинар

4. IUSInstitute of Underground Science,Boulby Mine CUPP Centre for Underground Physics in Pyhäsalmi LSM Laboratoire Souterrainde Modane BNO Baksan NeutrinoObservatory LSC Laboratorio Subterraneo de Canfranc LNGS Laboratori Nazionali delGran Sasso SUL Solotvina UndergroundLaboratory Some other deep underground low background labs: Kamioka Observatory (Japan) Sanford Laboratory at Homestake (USA) Soudan Underground Laboratory (USA) WIPP (U.S. Department of Energy) ... Подводные лаборатории: Байкальский нейтринный телескоп (ИЯИ РАН) NESTOR (Пилос, Греция) ANTARES (Франция) Подледный телескоп ICE CUBE (Антарктида) Межпредметный семинар

5. The Sudbury Neutrino Observatory The INCO mineand the clean lab

6. The Sudbury Neutrino Observatory Межпредметный семинар

7. Heavy Water (D2O) Cherenkov detector 2km underground (6000mwe) in active nickel mine 12m diameter Acrylic Vessel (AV) 9000 PMTs on 18m diameter geodesic structure (PSUP) Surrounded by ultra-pure light water to shield from rock The SNO Detector Межпредметный семинар

8. Подводные и подледные детекторынейтрино высоких энергий. Байкальская нейтринная обсерваторияИЯИ РАН Межпредметный семинар

9. Подводные и подледные детекторы нейтрино высоких энергий.Эксперимент NESTOR Межпредметный семинар

10. ICECUBE (Антарктида)

11. ICECUBE (Южный полюс) ICECUBE (Антарктида)

12. Баксанская нейтринная обсерватория ИЯИ РАН Баксанское ущелье, Приэльбрусье, Кабардино-Балкария, Россия максимальная толщина скальной защиты — 4700 метров водного эквивалента Главный корпус БНО Вход в тоннель, ведущий в подземные лаборатории Река Баксан Межпредметный семинар

13. Вход в штольню, ведущую в подземные помещения БНО Межпредметный семинар

14. Баксанская нейтринная обсерватория Ga-Ge нейтринный телескоп ИЯИ РАН Подземный низкофоновый эксперимент SAGE Вид на реакторы с жидким галлием Межпредметный семинар

15. 76As 2– 0 Emax Энергетический спектр 2-х электронов 2 бета-распада 76Ge 0+ 0 1,122 МэВ 2 0,599 МэВ 0 76Se 2 2,041МэВ Схема двойного бета-распада 76Ge Двойной двух-нейтринный бета распад Q(76Ge)= 2039 keV T1/2(1,8 ± 0,1)  10 21y Сохраняются: Энергия Эл. заряд q Барионное число B Лептонное число Le Межпредметный семинар

16. Разрешенные 2– и 2+ переходы ядер Межпредметный семинар

17. Результаты измерений 22 распадов ядер [http://arxiv.org/abs/hep-ph/0202264v1 Double Beta Decay. S.R. Elliott, P. Vogel] Межпредметный семинар

18. 0 Emax Энергетический спектр 2-х электронов 2 бета 0 распада Двойной безнейтринный бета распад Neutrinolessdouble beta decay 2β0-decay Если такой процесс происходит, то: Лептонное число Le изменяется на 2! Нейтрино имеет свойства «майорановской» частицы: частица = античастице. Масса покоя нейтрино ≠ 0 Вся энергия распада передается двум электронам, и в эксперименте вместо широкого спектра должна наблюдаться узкая линия Межпредметный семинар

19. 2β0 распад Figure 2. Example of the discovery potential of the 2β decay studies. The 2ν distribution of 116Cd (with T2ν1/2 = 3 × 1019 years) overlaps the 0νpeaks with half-life corresponding to (a) 6.7 × 1023 years; (b) 1.6 × 1025 years; and (c) 3.8 × 1026 years. Correspondingly, the 0ν peak with the amplitude M (the energy resolution at 2.8 MeV is FWHM = 4%) and the 2ν spectrum meet at the relative height h/M for (a) 0.1; (b) 0.5; (c) 1. Qββ=2808 keV [Next generation double-beta decay experiments: metrics for their evaluation. F T Avignone III, G S King III and Yu G Zdesenko. New Journal of Physics 7 (2005) 6] Межпредметный семинар

20. Результаты проведенных экспериментов по поиску безнейтринного 2-бета распада Межпредметный семинар

21. Хребет Гран Сассо Апеннины, Италия Labratori Nazionali del GranSasso (LNGS), наземный комплекс Шоссе, ведущее в туннель под хребтом (Рим – L’Aquila -Адриатическое побережье) Межпредметный семинар

22. СХЕМА ПОДЗЕМНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ LNGS Толщина скальной защиты 4800 m w. e. Ослабление потока космических мюонов — 10 6 раз Экспериментальные залы LNGS Туннель для автомобилей Межпредметный семинар

23. 76As 2+ 76Ge 0+ 2– Защита от фона монокристалл HP76Ge e– e– Q = 2.039 MeV 2β2νмода:76Ge → 76Se + 2e– + 2ν̃e 76Se 0+ 2β0νмода: 76Ge → 76Se + 2e– Rload сигнал Схема 2 бета-распада76Ge Эксперимент «Гейдельберг- Москва». Двойной бета-распад76Ge Схема детектора из76Ge для регистрации двойного бета-распада. Оба электрона поглощаются в кристалле. Нейтрино вылетают вовне. Количество рожденных носителей заряда пропорционально суммарной кинетической энергии бета-электронов. При безнейтринной моде распада энергия полностью передается электронам. Межпредметный семинар

24. Сборка из 3-х HP 76Ge детекторов Эксперимент «Гейдельберг- Москва» HMBB (Heidelberg-Moscow Double Beta Decay Experiment) Монокристалл HP (high purity) 76(85%)Ge Изотопный состав природного Ge: 70Ge – 20.84% 72Ge – 27.54% 73Ge – 7.73% 74Ge – 36.28% 76Ge – 7.61% Межпредметный семинар

25. Эксперимент «Гейдельберг- Москва» Installation of the enriched detectors into the low level shielding Hans Volker Klapdor-Kleingrothaus Межпредметный семинар

26. Эксперимент «Гейдельберг- Москва» Open setup with four of our five enriched detectors. You can see the copper caps, which contain the 76Ge crystals, inside the lead shielding. The cooling rods made from copper as well are connected to the liquid nitrogen filled dewars and have the preamplifiers attached. Межпредметный семинар

27. Эксперимент «Гейдельберг- Москва» View of the first enriched 76Ge detector, with silicon cap surrounded by copper and lead shielding View of the fifth enriched 76Ge detector surrounded by copper shielding Межпредметный семинар

28. Эксперимент «Гейдельберг- Москва» Low level building (left), in the tunnel between hall A and hall B of the underground laboratory. The detectors are at ground level behind the blue door, whereas electronics and data acquisition systems are upstairs. Межпредметный семинар

29. et al. Результаты эксперимента«Heidelberg - Moscow» ― 2νββ Energy, keV Межпредметный семинар

30. “The total sum spectrum of all five detectors (in total 10.96 kg enriched in 76Ge), in the range 2000–2060 keV and its fit, for the periods … August 1990 to May 2003 (71.7 kg yr)” * Результаты эксперимента «Heidelberg - Moscow» Результат анализа: 22-мода — τ1/2 = 1,1х10 21 лет 20-мода—τ1/2≥1.9 х 10 25лет H.V. (Hans Volker) Klapdor-Kleingrothaus & I.V. Krivosheina): Есть пик — 28.75±6.86 событий(4.2 σ) τ1/2= (0.69÷4.18) ×1025лет <mee> = (0.240.58) eV (KK matrix el.) “The background achieved in the energy region of the Q-value for double beta decay is 0.11 events/ kg y keV” *) Search for neutrinoless double beta decay with enriched 76Ge in Gran Sasso 1990–2003. H.V. Klapdor-Kleingrothaus, I.V. Krivosheina (on leave of the Radiophysical Research Institute, Nishnii-Novgorod, Russia), A. Dietz, O. Chkvorets. Max-Planck-Institut für Kernphysik, PO 10 39 80, D-69029 Heidelberg, Germany. Physics Letters B 586 (2004) 198–212. P. 204, Fig. 4, top, right. Межпредметный семинар

31. [Modern Physics Letters A. Vol. 21, No. 20 (2006) 1547÷1566] Журнальная публикация 2006 г. о выделении 0νββсобытий Межпредметный семинар

32. Журнальная публикация 2006 г. H. V. Klapdor-Kleingrothaus & I. V. Krivosheina о выделении 0νββсобытий методом анализа формыимпульсов Fig. 7. Left column: The pulse shape selected spectrum after applying the zero range library (left column) with “small" cuts (see text) ((a), (c), (e)) measured with detectors 2, 3, 4, 5 from 1995 to 2003 in the energy range of 2000-2060 keV. The events in the full detector (a) and cutting boundary areas of 1(2) mm, (c) and (e) are shown. Signals are found near Qββ on a 4.0, 5.2 and 6.0 σ level (a), (c), (e), respectively: 5.03  1.25, 5.42  1.04 and 5.63  0.94 events. Right column: The pulse shape selected spectra (subsection NN by neuronal net, see Fig. 33 from Ref. 4 and text below) measured with detectors 2, 3, 4, 5 from 1995 to 2003 in the energy range of 2000-2060 keV. The events in the full detector (b) and cutting boundary areas of 1(2) mm, (d) and (f) are shown. The signals near Qββ are found on a 6.6, 7.2 and 6.7 σ confidence level ((b), (d), (f), respectively): 7.39  1.12, 7.50  1.04 and 6.24  0.93 events. [выделение ЛИ] Межпредметный семинар

33. Эксперимент GERDA Proposal to LNGS of 2004: The experiment would probe the neutrinoless double beta decay of 76Ge with a sensitivity of T1/2 >2×1026 years at 90% confidence level (C.L.) corresponding to a range of the effective neutrino mass of <0.090.29 eV within 3 years. Phase I: The external background will be reduced to a level of 10−3 cts/(keV·kg·y). Межпредметный семинар

34. Двойной безнейтринный бета распад GERDA experiment for search for neutrinoless double-beta decay of Ge-76 Межпредметный семинар

35. Двойной безнейтринный бета распад GERDA experiment Физический пуск установки (inauguration) планируется ноябрь 2010 г. Межпредметный семинар

36. Межпредметный семинар