Изучение и подавление фоновых событий в неускорительных экспериментах по поиску редких процессов

• Автор: Кобякин, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Оглавление
Введение

Двойной ,0-распад

Темная материя

1 Детектор ДЕВИЗ

1.1 Введение

1.2 Описание установки

1.3 Обработка событий

1.4 Полученные результаты

1.5 Заключение

2 Изучение фона от радиоактивных изотопов, возникших под действием фонового излучения
2.1 Введение
2.2 Параметры моделирования
2.3 Мюонный фон
2.4 Нейтронный фон
2.4.1 Методика измерения нейтронного фона
2.4.2 Калибровка счетчиков
2.4.3 Измерения фона
2.4.4 Заключение
2.5 Моделирование возникновения изотопов под воздействием фонового излучения
2.6 Оценка эффективности регистрации распада изотопов как событий от двойного ,0-распада 136Хе

5.4 Заключение
6 Монте-Карло моделирование системы вето
6.1 Введение
6.2 Описание модели
6.3 Подбор параметров для добавления гадолиния
6.3.1 Массовая доля гадолиния
6.3.2 Параметры пазов для заливки смеси эпоксидного клея и оксида гадолиния
6.4 Эффективность маркировки событий системой вето
6.5 Заключение
Заключение
Литература

Введение
К концу XX века были фактически завершены построение и экспериментальная проверка Стандартной модели физики элементарных частиц. Стандартная модель включает в себя 3 поколения фундаментальных частиц, кварков и лептонов, из которых состоит все вещество, а также три различных взаимодействия: электромагнитное, сильное и слабое, — вместе с их частицами-переносчиками. Единственной частицей Стандартной модели, которая до сих пор не найдена экспериментально, является бозон Хиггса, предсказанный Хиггсом в работе [1]. Тем не менее, уже несколько десятилетий предпринимаются попытки экспериментально отыскать новую физику, не укладывающуюся в рамки Стандартной модели. В этой работе речь пойдет от двух таких экспериментах, ДЕВИЗ и ZEPLIN-IIL Первый из них предназначен для поиска двойного /3-распада, от наличия или отсутствия безнейтрин-ной моды которого зависят ответы на фундаментальные вопросы физики нейтрино. Второй нацелен на поиски 'У1МР’ов, частиц, являющихся одними из кандидатов на роль темной материи.
Двойной Я-распад
Физика нейтрино является одним из приоритетных направлений развития физики элементарных частиц, в частности благодаря обнаружению нейтринных осцилляций (см., например, [2]). Из существования нейтринных осцилляций напрямую следует наличие у нейтрино ненулевой массы. Соответственно, необходимо изучение других фундаментальных свойств нейтрино, в частности, природы этой частицы: майорановской или дираковской (см., например, [3]). Одними из немногих экспериментов, способных определить природу нейтрино экспериментально, являются

Произвольные единицы
Рис. 2.6. Энергетический спектр нейтронов, испускаемых из стальных деталей.
одетых счетчиках наблюдался не только возле опоры, но и вблизи стальных деталей крепежа магнита, которые расположены вокруг камеры основного детектора, а их суммарная масса около 19 тонн. Поэтому остающийся избыток в числе нейтронов был приписан источнику, равномерно распределенному по объему всех крупных стальных деталей крепежа магнита и вертикальной части опоры, а угловое распределение испускаемых нейтронов считалось изотропным. По-прежнему основной избыток в числе событий, измеренных гелиевыми счетчиками, наблюдался в интегральном спектре.
Спектр был измерен с помощью жидкого сцинтиллятора ВС501А, а компьютерное моделирование позволило подобрать спектр нейтронов, дающих наиболее близкий отклик в сцинтилляторе. Оптимальным оказался спектр, полученный из спектра плутоний-берилиевого источника (см. рисунок 2.3) путем деления его шкалы энергий пополам. Полученный спектр приведен на рисунке 2.6.
Полученная таким методом удельная активность стальных деталей оказалась равной Летали = 0.042 нейтронов/(кг с).
После всех уточнений полученные нейтронные спектры достаточно хорошо описывают реальный нейтронный фон в установке, в частности, расхождения в скорости счета для гелиевых счетчиков между экспериментальным значением и результа-