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

Вид материала

Научно-исследовательская работа

Содержание Галлий-германиевый нейтринный телескоп Исследование возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов Калибровка Галлий-германиевого нейтринного телескопа с использованием изотопа As

Подобный материал:

• Отчет о научно-исследовательской работе кафедры теоретической и вычислительной физики, 679.56kb.
• Программа «физика ядра и элементарных частиц» по направлению подготовки 011200 «Физика», 24.54kb.
• План работы. Физика элементарных частиц. Величины в фэч и их единицы измерения, 793.04kb.
• Программа по дисциплине Физика элементарных частиц для специальности 010400 «Физика, 115.04kb.
• Омус-2012 Ключевые слова: , 13.52kb.
• Программа курса астрофизика высоких энергий для специальности 010400 Физика специализация, 37.06kb.
• Концепции фундаментальных полей основное содержание главы, 394.45kb.
• Лекция 17. Элементарные частицы >17. 1 Виды взаимодействий элементарных частиц, 319.98kb.
• Программный комплекс для анализа данных трековых детекторов методами распознавания, 2073.36kb.
• Программа Государственного экзамена по подготовке магистра по направлению «Физика ядра, 32.88kb.

Галлий-германиевый нейтринный телескоп

Руководитель темы: Владимир Николаевич Гаврин

Измерение потока солнечных нейтрино Галлий-германиевым нейтринным телескопом

В 2004 году продолжались измерения потока солнечных нейтрино на Галлий-германиевом нейтринном телескопе (ГГНТ) и анализ полученных данных. C апреля 2004 года эти работы выполнялись одновременно с калибровкой Галлий-германиевого нейтринного телескопа искусственным источником нейтрино ³⁷Ar, и в этой связи извлечения единичных атомов ⁷¹Ge проводились из 25-тонной металлической галлиевой мишени и полученные образцы доставлялись ежемесячно в Национальную подземную лабораторию Гран Сассо (Италия) для регистрации их распадов.

С января по ноябрь 2003 года на ГГНТ выполнено 11 измерений. Объединённый анализ данных законченных счетом измерений за 14-летний период измерений с января 1990 по декабрь 2003 года дает величину скорости захвата солнечных нейтрино с энергией 0.233 МэВ на галлии, равную 66.9+5.3/-5.0 SNU, основной вклад в которую дают нейтрино от изначальной реакции термоядерного синтеза, так называемой рр-реакции, которая в основном (более 98%) обеспечивает энерговыделение в Солнце.

В 2004 году завершён монтаж участка по регенерации галлия из экстракционных растворов для введения в активную часть мишени ГГНТ.

Исследование возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов GaAs

Продолжались работы по исследованию возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов GaAs. Выполнялось исследование структурных свойств кристаллов арсенида галлия, выращенных из раствора-расплава в интервале температур 990 – 1160 С, посредством визуального и микроскопического изучения поперечных сечений слитков, обработанных в селективном АВ-травителе. Кристаллы, выращенные в изотермических условиях, имели поликристаллическую структуру с размерами зерен от ~ 5 мм у фронта затравления до ~ 1 мм в конце слитка. Кристаллы, выращенные в условиях температурного градиента по раствору-расплаву, характеризовались наличием монокристаллического участка протяженностью 1 – 10 мм до образования блочной структуры. Оптимальными с точки зрения монокристаллического роста являются температурные градиенты 25 и 15 С/см в области затравки и раствора-расплава, соответственно, при скорости опускания затравки от 0.1 до 0.4 мм/час в интервале температур 990 – 1160 С.

Калибровка Галлий-германиевого нейтринного телескопа с использованием изотопа ⁷¹As

Выполнены работы по калибровке Галлий-германиевого нейтринного телескопа с использованием изотопа ⁷¹As. Изучена возможность получения изотопа ⁷¹As в реакции ⁶⁹Ga(³He, n)⁷¹As. Исследованы свойства соединений, содержащих мышьяк в степенях окисления +3 и +5. Разработана методика перевода мышьяка из одного окисленного состояния в другое. Проведены эксперименты по разделению мышьяка и германия в растворах с помощью экстракции четыреххлористым углеродом. Исследована возможность цементации мышьяка на металлическом галлии с целью разработки методики введения носителя ⁷¹As в германиевую мишень телескопа, а также возможность добавления носителя, полученного без использования цементации. Точность эксперимента может понизиться вследствие значительной наработки ⁷¹Ge вследствие распада ⁷¹As (Т_1/2=2.72 дн). Сделано заключение, что ожидаемые от эксперимента по калибровке Галлий-германиевого нейтринного телескопа результаты не могут служить абсолютным доказательством правильности определения эффективности извлечения ⁷¹Ge, образующегося в результате захвата солнечных нейтрино. Процесс, приводящий к образованию этого изотопа при распаде ⁷¹As все же не идентичен процессам, происходящим в мишени телескопа в период экспозиции солнечными нейтрино. Тем не менее, удачный эксперимент послужил бы дополнительным подтверждением правильности работы Галлий-германиевого нейтринного телескопа.


Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта.

Изготовлен искусственный источник нейтрино ³⁷Ar, проведено 10 сеансов облучения мишени Галлий-германиевого нейтринного телескопа.

Получен результат 14-летних измерений (1990-2003) скорости захвата солнечных нейтрино на металлическом галлии 66.9 +5.3/-5.0 SNU (SNU = 1 взаимодействие в секунду в мишени, содержащей 10³⁶ атомов взаимодействующего с нейтрино изотопа).

Введён в эксплуатацию участок по регенерации галлия для Галлий-германиевого нейтринного телескопа.


Публикации.

77. SAGE Collaboration*, Present Status of SAGE, poster presentation at Neutrino 2004 Int.coference, Paris, June 14-19, 2004.
    
78. V.N.Gavrin, Calibration of the Gallium-Germanium Neutrino Telescope using artificial ³⁷Ar neutrino source, oral presentation at the ³⁷Ar project International Collaboration workshop held at Neutrino 2004 conference in Paris June 14-19, 2004.
    
79. А.В.Марков, В.И. Биберин, А.Я.Поляков, Н.Б.Смирнов, А.В.Говорков, Ю.П.Козлова, В.Н.Гаврин, Е.П.Веретенкин, Т.Дж. Боулс «Зависимость электрофизических параметров арсенида галлия от температуры кристаллизации при выращивании из раствора-расплава». Тезисы докладов X Национальной конференции по росту кристаллов. Москва, 13-17 декабря 2004.
    
80. Е.М.Вербицкая, В.К.Ерёмин, А.М.Иванов, Н.Б.Строкан, В.И.Васильев, В.Н.Гаврин, Е.П.Веретенкин, Ю.П.Козлова, В.Б.Куликов, А.В.Марков, А.Я.Поляков. «Характеристики детекторов ядерного излучения на основе полуизолирующего арсенида галлия». Физика и техника полупроводников, том 38, вып. 4, 2004, 490-497.
    
    *SAGE Collaboration
    
    ¹J.N.Abdurashitov, ² T.J.Bowles, ⁴B.T.Cleveland, ²S.R.Elliott, ¹V.N.Gavrin, ¹S.V.Girin, ¹V.V.Gorbachev, ¹P.P.Gurkina, ¹T.V.Ibragimova, ¹A.V.Kalikhov, ¹N.G.Khairnasov, ¹T.V.Knodel, ¹I.N.Mirmov, ³J.S.Nico, ¹A.A.Shikhin, ¹E.P.Veretenkin, ¹V.M.Vermul, ⁴J.F.Wilkerson, ¹V.E.Yants, ¹G.T.Zatsepin
    
    ¹ Institute for Nuclear Research RAS
    
    ²Los Alamos National Laboratory, NM USA
    
    ³National Institute of Standards and Technology, MD USA
    
    ⁴University of Washington, WA USA
    

Краткое содержание работы на следующий год.

В 2005 году лаборатории РХМДН и ГГНТ планируют:

продолжение извлечений на ГГНТ, анализ получаемых данных;

продолжение работ по восстановлению активной части галлиевой мишени;

продолжение исследования возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов GaAs;

продолжение работ по созданию детектора LiF.