Детектор германия

Германий Детекторный массив (или GERDA ) эксперимент ищет безнейтринный двойной бета-распад (0νββ) в Ge-76 в подземной Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Безнейтринный бета-распад, если он произойдет, будет очень редким процессом. Коллаборация прогнозирует менее одного события в год на килограмм материала, проявляющегося в виде узкого всплеска около значения Q 0νββ (Q ββ = 2039 кэВ) в наблюдаемом энергетическом спектре. Это означает, что экранирование фона требуется для обнаружения любых редких распадов. СПГС имеет 1400 метров скальных пород вскрышных пород, что эквивалентно 3000 метров водной защиты, что снижает космическое излучение фон.

После завершения ГЕРДА Эксперимент, сотрудничество GERDA объединится с MAJORANA -сотрудничеством для создания нового эксперимента.

• 1 Дизайн
• 2 Результаты
• 3 Ссылки
• 4 Публикации
• 5 Внешние ссылки

В эксперименте используется обогащенный Ge высокой чистоты кристалл диоды (HPGe ) в качестве источника бета-распада и детектор частиц. Детекторы из экспериментов HdM и Igex были переработаны и использованы на этапе 1. Матрица детекторов подвешена в жидком аргоне криостате, облицованном медью и окруженном резервуаром для сверхчистой воды.. ФЭУ в резервуаре для воды и пластиковые сцинтилляторы, указанные выше, обнаруживают и исключают фон мюоны. Дискриминация формы импульса (PSD) применяется как разрез, чтобы различать типы частиц.

Фаза 2 увеличит активную массу до 38 кг с использованием 30 новых германиевых детекторов широкой энергии (BEGe). Планируется снижение уровня фона до 10 отсчетов / (кэВ · кг · год) с использованием более чистых материалов. Это увеличит чувствительность к периоду полураспада до 10 лет после сбора данных 100 кг · год и позволит оценить возможное расширение в тоннах.

На этапе I собирались данные с ноября 2011 г. по май 2013 г., при воздействии 21,6 кг · год, получен предел периода полураспада 0νββ 90% CL:

$T\; 0\; \nu \; \beta \; \beta >2,1\; \cdot \; 10\; 25\; лет\; \{\backslash \; displaystyle\; T\_\; \{0\; \backslash \; nu\; \backslash \; beta\; \backslash \; beta\}>2,1\; \backslash \; cdot\; 10\; ^\; \{25\}\; год\}$. Это ограничение можно объединить с предыдущими результатами, увеличив его до 3 · 10 лет, что противоречит заявлению об обнаружении Гейдельберг-Москва. Также сообщалось об ограничении эффективной массы нейтрино: m ν< 400 meV.

Был также измерен период полураспада двойного бета-распада: T 2νββ = 1,84 · 10 год.

Фаза II будет иметь дополнительные детекторы обогащенного Ge и пониженный фон, что повысит чувствительность примерно на порядок.

Фаза II (7 цепочек, 35,8 кг обогащенных детекторов) была начата в Декабрь 2015 г.

Предварительные результаты Фазы II опубликованы в Nature. Фоновый индекс для BEGe d etectors составляет 0,7 · 10 отсчетов / (кэВ · кг · год), что означает менее одного счета в сигнальной области после воздействия 100 кг · год. Текущий предел периода полураспада T 1/2 = 5,3 · 10 лет (90% C.L.).

По состоянию на 2018 год продолжается сбор данных по этапу II.

• Сотрудничество GERDA, Agostini M.; и другие. (19 сентября 2013 г.). «Результаты безнейтринного двойного β-распада Ge из фазы I эксперимента GERDA» (PDF). Письма о физических проверках. 111 (12): 122503. arXiv : 1307.4720. Bibcode : 2013PhRvL.111l2503A. doi : 10.1103 / PhysRevLett.111.122503. PMID 24093254.
• Сотрудничество GERDA, Agostini M.; и другие. (12 февраля 2013 г.). «Измерение периода полураспада двойного бета-распада двух нейтрино Ge с помощью эксперимента GERDA». Журнал физики G. 40(3): 035110. arXiv : 1212.3210. Bibcode : 2013JPhG... 40c5110T. doi : 10.1088 / 0954-3899 / 40/3/035110.
• Сотрудничество GERDA, Ackermann K.-H.; и другие. (Март 2013 г.). «Эксперимент GERDA по поиску распада 0νββ в Ge». European Physical Journal C. 73(3): 2330. arXiv : 1212.4067. Bibcode : 2013EPJC... 73.2330A. doi : 10.1140 / epjc / s10052-013-2330-0.
• Сотрудничество GERDA, Agostini M.; и другие. (5 апреля 2017 г.). «Бездонный поиск безнейтринного двойного β-распада Ge с помощью GERDA». Природа. 544 (7648): 47–52. arXiv : 1703.00570. Bibcode : 2017Natur.544... 47A. DOI : 10.1038 / nature21717. PMID 28382980.

• GERDA Collaboration