Geum.ru

Научно-исследовательская работа по направлениям, темам Физика элементарных частиц, физика высоких энергий, теория калибровочных полей и фундаментальных взаимодействий, космология

Вид материалаНаучно-исследовательская работа
Эксперимент по поиску WIMP с помощью пропорционального счетчика, заполненного CF4
Создание воздушной ионизационной камеры для измерения содержания Rn в подземных условиях
Подобный материал:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   ...   31

Эксперимент по поиску WIMP с помощью пропорционального счетчика, заполненного CF4


В 2004 г.: 1) проведено повторное измерение скорости изменения давления в многосекционном пропорциональном счётчике (МСПС) после ремонта;

2) начата работа по определению вклада в фон МСПС распадов дочерних продуктов радона.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта

Было установлено, что вакуум за 12 мес. изменился от 10-2 торр до 4.2 торр. Эта величина в 2.1 раза меньше, чем была до ремонта (9 торр). Если считать, что изменения связаны с натеканием воздуха и принять, что скорость натекания пропорциональна разности давлений внутри и снаружи МСПС, то при заполнении счетчика рабочим газом до 15 атт за 12 мес. давление уменьшится на 70 мм р.ст., что составляет 0.6% от полного давления. Изменение коэффициента газового усиления составляет ~3%, что представляется несущественным для диапазона энергий 1  10 кэВ, где ожидается энергетическое разрешение для крайних энергий 46 % и 14.6 %.

При объёме МСПС равном 13 л потеря газа за один год работы составит 1.2 л, что также представляется несущественным при использовании относительно недорогих CF4 и естественного ксенона. МСПС предполагается разместить в полости размерами 50см x 50 см х 100 см (250 л), образованной геометрией больших сцинтилляционных жидкостных детекторов толщиной 50 см. Вся сборка размерами 100 х 150 х 150 см низкофоновой защиты из свинца (толщина 10 см) с внутренними размерами ~ 200 x 200 x 200 см. Поскольку защита не герметизирована, во внутренних полостях с детекторами будет находится воздух с примесями Rn -222. Его содержание будет зависеть от уровня радона в воздухе рабочего помещения. Одним из критериев, подтверждающих регистрацию WIMP, является годовая модуляция скорости счёта сигналов от них. Такая модуляция может создаваться изменениями фона от распада Rn-222. Для определения величины возможного эффекта от распада радона перед началом основных измерений в подземной лаборатории запущен на длительные измерения (510 мес) новый детектор радона на основе большой импульсной ионной камеры. Первые результаты показывают, что средний уровень радона составляет ~ 50 Бк/м3. Имеется суточная волна, ведётся обработка накопленной за ~ 1 мес. информации.


Краткое содержание работы на следующий год.

В 2005 году предполагается: 1) довести время измерения вариаций содержания радона в помещении с установкой до ~10 мес; 2) включить большие сцинтилляционные детекторы антисовпадений (СДА) для регистрации фона внутри защиты с периодическим выводом информации; 3) провести корреляционный анализ данных о вариациях содержания радона и данных с СДА; 4) установить МСПС в защиту и запустить проверочные измерения; 5) по результатам измерений определить возможность данной установки в целом для решения задачи регистрации WIMP.

Создание воздушной ионизационной камеры для измерения содержания 222Rn в подземных условиях


В 2004 году были завершены все подготовительные работы для запуска воздушной импульсной ионной ионизационной камеры (ИИИК) на длительные измерения.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта

В феврале – марте проведены 10-ти дневные измерения объёмной активности радона с цикличностью 20 мин в воздухе надземного лабораторного помещения, выполнены обработка данных и анализ результатов. Средняя активность Rn-222 составила ~30 Бк/м3. В данных наблюдается суточная вариация содержания с амплитудой ~ 2 и с минимумом в ~ 12 часов дня. Изменения антикоррелируют с температурными вариациями воздуха открытого пространства и вариациями атмосферного давления. Активность радона в наружном воздухе при отдельном измерении была равна ~ 7 Бк. Точность этого измерения  11%. С середины октября ИИИК размещена в подземной низкофоновой лаборатории «КАПРИЗ», где находится низкофоновая установка с оборудованием для эксперимента по поиску WIMP. Камера включена на непрерывные измерения. Предполагается получить временной ряд данных за ~10 мес. Накопленная информация позволит: 1) правильно учесть вклад в измерения многосекционного пропорционального счётчика распадов радона и его дочерних продуктов; 2) изучить возможности использования временных вариаций содержания радона в воздухе открытого пространства и подземных помещений в качестве фактора-предвестника землетрясений в районе расположения Эльбрусского вулканического центра. Обнаружена высокая чувствительность камеры к шумам и вибрация, которые ухудшают разрешение. Рассматривается возможность изготовления ИИИК высокого давления (до 3 атт), в которой предполагается, что микрофонный эффект будет существенно подавлен.


Публикации.
  1. По теме проекта в 2004 г. защищена магистерская диссертация Астемиров Тамерлан Эльдарович «Возможности воздушной импульсной ионной ионизационной камеры для измерения концентрации радона в воздухе». КБГУ, г. Нальчик, 2004.
  2. Астемиров Т.Э. «Возможности импульсной ионной камеры для измерения радона в воздухе». Доклад на 5-ой Баксанской Молодежной Школе Экспериментальной и Теоретической Физики «БМШЭТФ 2004», пос. Эльбрус, 18-22 апреля 2004 г. (в печати).


Краткое содержание работы на следующий год.

В 2005 году планируется 1) набрать информацию о временном изменении концентрации радона в воздухе подземной низкофоновй камеры «КАПРИЗ» за ~10 мес; 2) обработать данные и провести корреляционный анализ с данными геофизических установок ГАИШ МГУ и ИФЗ РАН, с данными больших сцинтилляционных детекторов установки по поиску WIMP; 3) разработать конструкцию ИИИК высокого давления и изготовить детали новой камеры.