Поиск нейтринного излучения от коллапсирующих звезд с помощью детектора LVD

• Автор: Бояркин, Вадим Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 НЕЙТРИНО ОТ ГРАВИТАЦИОННОГО КОЛЛАПСА ЗВЕЗДЫ. ТЕОРИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ

1.1 Стандартная модель гравитационного коллапса

1.2 Регистрация нейтрино в модели стандартного коллапса

1.3 Первые эксперименты по поиску нейтрино от коллапсирующих звезд

1.4 Сверхновая 8№987А

1.5 Модель вращающегося коллапсара

1.6 Регистрация нейтрино в модели вращающегося коллапсара

1.7 Интерпретация экспериментальных результатов от вспышки ЗГЛ 987А

ГЛАВА 2 ДЕТЕКТОР 1_Уй

2.1 Национальная Лаборатория Гран Сассо (ПМОЗ)
2.2 Общее описание установки ЬН)
2.3 Сцинтилляционный счетчик
2.4 Электроника
2.5 Энергетическая калибровка и разрешение
ГЛАВА 3 РАСЧЕТ ОТКЛИКА ДЕТЕКТОРА
3.1 Взаимодействие нейтрино с веществом детектора ЬУЭ
3.2 Моделирование счетчика 1Л'С>
3.3 Отклик детектора ЦУГ) на нейтринный всплеск от гравитационного коллапса
звезды в модели вращающегося коллапсара
3.4 Обсуждение результатов
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.1 Идентификация нейтринной вспышки
4.2 Фоны
4.3 Поиск нейтринных всплесков в режиме реального времени
4.4 Поиск разных типов нейтрино от гравитационных коллапсов
ГЛАВА 5 ПРЕДЛАГАЕМАЯ МОДИФИКАЦИЯ УСТАНОВКИ ЬУй
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение
Впервые идея о том, что во время гравитационного коллапса звезды могут излучаться нейтрино, была высказана в 1941 г. в работе Гамова и Шёнберга [1], в которой говорилось что «процессы поглощения и переизлучения свободных электронов в атомных ядрах, которые распространены в звездном веществе, могут вести к таким огромным потерям энергии путем излучения нейтрино, что становится возможным коллапс всего тела звезды со скоростью свободного падения».
В 1965 г. Я.Б. Зельдович и О.Х. Гусейнов показывают, что звездный гравитационный коллапс сопровождается мощным коротким (~10 мс) импульсом нейтринного излучения [2]. Г.В. Домогацкий и Г.Т. Зацепин предлагают идею поиска коллапсирующих звезд, используя сеть подземных детекторов большого объёма для детектирования астрофизических нейтрино [3]. Этот год считается годом рождения экспериментальной нейтринной астрофизики.
Роль нейтрино в астрофизических исследованиях является весьма важной. Рождаясь в ядерных реакциях в глубине звезд, эти частицы легко выходят на поверхность, давая ценную информацию о процессах, скрытых от наблюдателя огромными толщами звездного вещества. Получение этой информации и ее правильная интерпретация - задача экспериментаторов, занимающихся нейтринной астрофизикой [4].
На сегодняшний день нейтринные эксперименты по поиску коллапсирующих звезд чувствительны только к нейтрино, рождающимся в нашей Галактике и её спутниках - Большом и Малом Магеллановых Облаках.
В последние годы научный интерес к поиску нейтринных всплесков от коллапсов звездных ядер сильно возрос. Это обусловлено тем, что событие, зарегистрированное детектором LSD 23 февраля 1987 года от

Рис. 8 Нумерация счетчиков в портатанке
Таким образом, установка ЬУО является сцинтилляционным детектором с железно-углеводородной мишенью общей массой 2 кт.
2.3 Сцинтилляционный счетчик
Сциитилляционный счетчик детектора ЬТ> объемом 1,5 м3 заполнен жидким сцинтиллятором, основу которого составляет уайт-спирит (СпН2п, її « 9,6) [27]. По массе УС содержит 65% парафинов С„Н2п+2, 15% -нафтенов СпН2п и 20% - ароматических углеводородов [65]. Общая формула УС - СпН2п, її = 9.6.
Для получения высокой прозрачности сцинтиллятора основа очищалась прогонкой под давлением через сорбенты А1гОъ и цеолит. Средняя прозрачность УС после очистки около 20 м на длине волны 4200 А, на этой длине интенсивность света падает в е раз. Выбранная длина волны соответствует области максимальной светочувствительности фотоумножителей, используемых в эксперименте.
В качестве сцинтилляционной добавки используется РРО (1 г/л), а в качестве добавки, сдвигающей спектр излучения сцинтиллятора в область максимальной светочувствительности фотоумножителя — РОРОР (0,03 г/л). Плотность сцинтиллятора равна 0,78 г/см", таким образом, счетчик содержит приблизительно 1,2 т сцинтиллятора. Используемый сцинтиллятор обладает достаточной для эксперимента временной