Установка "Троицк ню-масс" для прецизионного измерения кинематической массы нейтрино из β-распада трития : криогенная и сверхпроводящая часть

• Автор: Гераскин, Евгений Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Интегральный электростатический спектрометр с магнитной адиабатической коллимацией
1.1. Общее описание. Принцип действия
1.2. Функция пропускания электронов и определение массы
нейтрино из спектра трития
1.3. Конструкция спектрометра
1.4. Магнитное поле
1.4.1 Вычисление магнитного поля соленоидов
спектрометра
1.5. Система соленоидов Исполнение и испытания
1.6. Гелиевые криостаты спектрометра
2. Тритиевый молекулярный источник, как безоконный источник электронов
2.1. Описание циркуляции трития
2.2. Сверхпроводящие соленоиды
2.3. Источник электропитания и защиты
2.4. Гелиевые криостаты ТМИ
2.5. Резервный гелиевый сосуд
3. Криогенная система
3.1. Ожижитель ТСГ20. Блок охлаждения
3.2. Охлаждение теплообменников с помощью
турбодетандеров
3.3. Винтовой компрессор и система очистки гелия
3.4. Встроеная автоочистка «Ригіеґег»
4. Охлаждение установки
4.1. Гелиопровод
4.2. Описание процесса захолаживания и поддержания

рабочих температур и отогрева установки
4.3. Контроль чистоты газа
4.4. Измерение и контроль температур
5. Физические результаты
5.1. Установка, как гигантская ловушка Пенинга
5.2. Измерение Р-спектра. Аномалия в спектре. Ограничение
на массу нейтрино
Заключение
Библиографический список использованной литературы

Введение
Одной из важнейших задач современной физики элементарных частиц являются исследования по физике нейтрино и, в частности, изучение возможности существования ненулевой массы нейтрино. История проблемы восходит к 1930 г., когда В. Паули впервые предположил существование новой частицы, названной нейтрино, для объяснения непрерывности (3-спектра при распаде ядер, а затем Э. Ферми в 1934 г. [1] создал теорию (3-распада, введя новую частицу нейтрино, которая образуется в результате превращения в ядре р—>п и п—ф>: п —> р + е~ + Vc р —» п + е+ + vc
Сегодня известно существование трёх типов нейтрино ve v,x vT, и их антинейтрино, отличающихся лептонами с которыми они связаны. Нейтрино участвуют в процессах превращения атомных ядер: (3-распаде, захвате электронов (К-захват), захвате мюонов, и распадах элементарных частиц: л- и К-мезонов, мюонов и др.
Экспериментально существование нейтрино было подтверждено в 1953 - 1956 гг. Ф. Райнесом и К. Коуэном [2] при обнаружении реакции обратного Р-распада: ~ р -> п + е* (сечение реакции ave = 9.4*10'44 см2) в
потоке электронных антинейтрино образующихся в ядерном реакторе.
В последующие 50 лет было проведено огромное число экспериментов, исследующих взаимодействие нейтрино с веществом.
Нейтрино были включены в универсальную модель слабого взаимодействия Геллмана-Фейнмана, обобщенную теперь в Стандартную модель элементарных частиц.
В Стандартной модели элементарных частиц нейтрино предполагается безмассовым и сотни экспериментов по нескольким направлениям были предприняты с целью обнаружения эффектов

В процессе измерений на установке «Троицк ню-масс» уделялось особое внимание измерению собственного фона. Измерения показали, что для данной установки фон определяют: космическое излучение, естественная радиоактивность используемых в установке материалов спектрометра и детектора, поверхность электростатического анализатора с потенциалом 20 кВ, процессы, происходящие в объеме спектрометра, вызывающие «ловушечные эффекты» в виде разрядов из-за взаимодействия сильных электростатических и магнитных полей, особенно в областях с большими градиентами этих полей. В результате исследований собственный фон спектрометра в первоначальной стадии измерений при рабочих значениях напряжения и магнитного поля был понижен и составил 5 10 3 сек'1, а в случае исследований с тритием — 15 -=- 25*10'3 сек’1. На сегодня собственный фон составляет не более 20*10'3 сек'1.
1.3. Конструкция спектрометра Электростатический спектрометр с магнитной коллимацией (рис. 6) конструктивно выполнен в виде вакуумного сосуда, состоящего из центральной цилиндрической обечайки диаметром 1600 мм и длиной 6700 мм, с толщиной стенки 8 мм, с круглыми фланцами на обеих сторонах, к которым примыкают два одинаковых полусферических днища -«чашки», с толщиной стенок 16 мм, которые прикрыты одинаковыми торцевыми фланцами диаметром 600 мм. Уплотнение полусферических днищ и торцевых фланцев выполнено из фтористой резины, витона, который укладывается в специальную канавку на фланцах вакуумного кожуха и поджимается фланцами днища с помощью 6-ти массивных струбцин. Витоновое уплотнение вырезалось в виде спирали из листовой заготовки и стык витонового кольца сваривался сырой резиной в отдельной металлической матрице и тщательно заполировывался