Войти
Эксперимент CUORE открылся 23 октября 2017 г. Координаты : 42 ° 27'N 13 ° 34'E / 42,450 ° N 13,567 ° E / 42,450; 13.567
Криостат CUORE строится в октябре 2014 года. Криогенная подземная обсерватория для редких событий (CUORE, произносится как ) - это физика элементарных частиц объект, расположенный под землей в Laboratori Nazionali del Gran Sasso в Ассерги, Италия. CUORE был разработан в первую очередь как поиск безнейтринного двойного бета-распада в Te, процесса, который никогда не наблюдался. В нем используются кристаллы диоксида теллура (TeO 2) как в качестве источника распада, так и в качестве болометров для обнаружения образующихся электронов. CUORE ищет характерный сигнал безнейтринного двойного бета-распада, небольшой пик в наблюдаемом энергетическом спектре около известной энергии распада; для Те это Q = 2527,518 ± 0,013 кэВ. CUORE также может искать сигналы от кандидатов в темную материю, таких как аксионы и вимпы.
Наблюдение безнейтринного двойного бета-распада окончательно показало бы, что нейтрино Майорановские фермионы ; то есть они сами по себе античастицы. Это относится ко многим темам в физике элементарных частиц, включая сохранение лептонного числа, ядерную структуру и массы и свойства нейтрино.
В сотрудничестве с CUORE участвуют физики из нескольких стран, в основном из США и Италии. CUORE финансируется Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Италии, Министерством энергетики США и Национальным научным фондом США.
В сентябре 2014 года в рамках испытаний холодильника для разбавления CUORE ученые из коллаборации CUORE охлаждали медный сосуд объемом один кубический метр до 6 мК (0,006 К, −273,144 ° C) в течение 15 дней, установив рекорд самой низкой температуры во Вселенной в таком большом непрерывном объеме.
Детекторы CUORE - это кристаллы TeO 2, используемые в качестве болометров с низкой теплоемкостью, размещенные в колонны и охлаждали в большом криостате примерно до 10 мК с помощью холодильника разбавления. Детекторы изолированы от теплового, электромагнитного и других фоновых частиц окружающей среды за счет сверхчистой защиты с низким уровнем радиоактивности. Температурные пики от электронов, испускаемых при двойном бета-распаде Те, собираются для анализа спектра. Детекторы калибруются с использованием Th, первого элемента в длинной цепочке распада, которая включает несколько выдающихся гамма-лучей с энергией до 2615 кэВ.
Для создания CUORE сотрудничество следовало нескольким процедурам, чтобы минимизировать радиоактивное загрязнение, которое может заставить детекторы регистрировать фоновые события с энергиями, близкими к энергии, выделяемой при безнейтринном двойном бета-распаде. Кристаллы были выращены Шанхайским институтом керамики Китайской академии наук с соблюдением строгих требований радиочистки. Кристаллы удерживаются на месте опорой из ПТФЭ в башнях, изготовленных из бескислородной меди с высокой теплопроводностью, и собирались в атмосфере азота внутри перчаточных боксов в чистых помещениях.. Для защиты детекторов используются медь, свинец , древний римский свинец с низкой радиоактивностью и борированный полиэтилен. Алгоритмы совпадения также используются для отклонения событий, которые привели к срабатыванию нескольких каналов, например, вызванных входящим мюоном космических лучей или гамма-лучами, рассеивающими Комптоном в нескольких кристаллах.
Куоричино была первой крупномасштабной башней-болометром, использовавшейся для поиска редких событий и работавшей с 2003 по 2008 год. Она содержала 62 кристалла TeO 2 (11 кг Те), причем одни кристаллы обогащены Те, а другие - с естественным изотопным содержанием, а некоторые немного больше, а некоторые меньше. Башня была похожа по конструкции на башню CUORE и была защищена медью, свинцом и римским свинцом. Cuoricino работал около 8 мК в относительно небольшом холодильнике для разбавления.
Используя результаты Cuoricino, были окончательно доработаны детали детекторных башен CUORE, и была налажена последовательность сборки для строительства этих 19 башен.. CUORE-0 была первой детекторной башней, произведенной на этом конвейере. Он содержал 52 улучшенных кристалла TeO 20 2 50 в медной башне с более высокой чистотой поверхности и значительно сниженным содержанием радона и других загрязнений. Он работал в криостате Куоричино с 2013 по 2015 год в качестве первого испытания новых процедур сборки CUORE, поскольку сборка башен CUORE была завершена.
CUORE - это увеличенная версия CUORE-0, размещенная на хосте. в новом криостате, изготовленном по индивидуальному заказу, способном поддерживать детектор массой около одной тонны. Он содержит 988 кристаллов размером 5 × 5 × 5 см с 741 кг ТеО 2 (206 кг Те). Новый криостат был сконструирован из чрезвычайно чистых радиационных материалов, а для защиты детекторов используется большой древнеримский свинцовый щит. Снаружи криостата имеется восьмиугольный экран весом 73 тонны, сделанный из свинца и борированного полиэтилена, чтобы уменьшить количество гамма-лучей и нейтронов окружающей среды, попадающих на детектор. Благодаря большому количеству дискретных детекторов мюоны космических лучей можно легко исключить, отклонив события, которые происходят одновременно в нескольких детекторах.
Башни CUORE были установлены в криостате в августе 2016 года, и начался сбор данных с помощью CUORE в мае 2017 года.
Куоричино взял данные за период с апреля 2003 года по июнь 2008 года. Окончательные результаты с использованием 19,75 кг · год Te установили ведущие в мире 90% -ные ограничения на половину Te 0νββ. срок службы T 0ν. ½>2,8 × 10 лет, с фоном 0,18 ± 0,01 / (кэВ · кг · год) вблизи энергии распада 0νββ. Были также установлены пределы массы аксионов, согласующиеся с другими экспериментами.
Первая статья, подробно описывающая начальные характеристики CUORE-0, была опубликована в августе 2014 года с использованием данных, полученных с марта по сентябрь 2013 года, при воздействии 7,1 кг · год, показывающая фоны уменьшены в 6 раз по сравнению с CUORICINO, а энергетическое разрешение - 5,7 кэВ. Предел для 0νββ был представлен в апреле 2015 года, объединив 9,8 кг · год воздействия CUORE-0 с воздействием Куоричино, чтобы установить новый предел T 0ν. ½>4,0 × 10 лет.
CUORE имеет целевой фон 0,01 · отсчетов / (кэВ · кг · год) в интересующей области 0νββ с целью энергетического разрешения 5,0 кэВ. По оценкам, через пять лет CUORE будет иметь 90% чувствительность полураспада CL к 0νββ, равную 9,5 × 10 лет, и эффективную массовую чувствительность майорановских нейтрино 0,05–0,13 эВ (в зависимости от используемых ядерных матричных элементов)
.Первые результаты полного эксперимента CUORE были опубликованы в 2018 г. Не было обнаружено никаких доказательств безнейтринного двойного бета-распада.
CUPID - это проект "CUORE Uс подтверждением P статьи Id, проект исследования и разработки" для детектора CUORE. Несколько исследовательских групп по всему миру работают над разработкой материалов для этого обновления. CUPID стремится использовать новые материалы для детекторов в том же криостате, что и CUORE.
ABSuRD is "ABackground Su rface R ejection D etector "научно-исследовательский и опытно-конструкторский проект детектора CUORE. Целью проекта является разработка сцинтилляционного болометра с возможностью блокирования ионизирующего фонового излучения.
