Поиск примеси тяжелых нейтрино в β --распаде 241 Pu

• Автор: Якушев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 109 с.

Оглавление
Введение
1 Современное состояние физики массы нейтрино.
1.1. Общие аспекты нейтринной физики
1.2. Осцилляции нейтрино
1.3. Безосцилляционные пределы на массу нейтрино
1.4. Смешивание нейтрино и (3 распад
1.5. Выводы
2 Методические вопросы.
2.1. Предварительные вычисления. ,
2.2. Анализ схемы распада 241Ри
2.2.1. Исследования низкоэнергетического спектра.электронов 241Ат
2.3. Электростатические спектрометры ЕЗА-50 и ЕБА-
2.3.1. Принципиальное устройство спектрометров
2.3.2. Калибровка спектрометров
2.3.3. Контроль калибровки спектрометра ЕБА-бО
2.3.4. Зависимость трансмиссии спектрометра ЕБА-бО от энергий электронов при разрешении 7 эВ
2.3.5. Зависимости трансмиссии спектрометра ЕБА-бО от энергии электронов при разрешении 65 эВ
2.3.6. Эффективность регистрации КЭУ на Е8А-
2.3.7. Измерения фона спектрометра ЕБА-бО
2.3.8. Измерения фона спектрометра ЕЯА-

2.4. Радиоактивные источники, учет влияния рассеяний на /3-спектр.
2.4.1. Приготовление источников
2.4.2. а- и 7- спектрометрия
2.4.3. Рассеяния и энергетические потери
2.4.4. МС симуляции /3-спектров
2.4.5. Достоверность МС симуляций
2.5. Выводы
3 Экспериментальное изучение /3_-спектра 241Ри, анализ и результаты.
3.1. Измерения
3.1.1. Измерения на спектрометре Ей А-
3.1.2. Измерения на спектрометре ЕЙА-
3.2. Анализ полученных результатов
3.2.1. Выбросы в спектрах на спектрометре ЕйА-
3.2.2. Линии обнаруженные в /3-спектре
3.2.3. Контроль стабильности параметров измерений
3.3. Результаты
3.3.1. Граничная энергия /3-спектра из измерений на спектрометре ЕйА-
3.3.2. Граничная энергия /3-спектра из измерений на спектрометре ЕйА-
3.3.3. Анализ экспериментального спектра, полученного на
спектрометре ЕЯА-50, методом двойной разности
3.3.4. Процедура описания экспериментального /3~-спектра
241Ри, полученного на спектрометре ЕйА-
3.3.5. Результаты анализа спектра 241Ри, полученного на спектрометре ЕйА-
3.4. Выводы
Заключение
Литература

Введение
Одним из наиболее фундаментальных и интригующих вопросов современной физики является вопрос о наличии у нейтрино массы покоя. Хотя в стандартную модель слабого взаимодействия нейтрино вводятся как без-массовые частицы, нет никаких фундаментальных принципов запрещающих иметь им ненулевую массу покоя. Однако, до сих пор нет не подвергающихся сомнению экспериментов, которые устанавливали бы наличие или отсутствие такой массы, несмотря на несколько десятилетий систематических поисков.
Хотя верхний предел на массу нейтрино считается малым, ~ 1 эВ или даже меньше [1], ограничения из прямых кинематических экспериментов не такие уж и маленькие. Верхний предел на массу мюонного нейтрино составляет 170 кэВ [2], а для тау нейтрино - 18.2 МэВ [3].
Принимая во внимание возможные, в случае наличия у нейтрино ненулевой массы покоя, нейтринные смешивания, становится понятной актуальность проведения исследований по поиску таких смешиваний в вышеуказанном диапазоне масс, в том числе и при помощи электронной спектрометрии. В таком случае ожидается появление характерного изгиба в /3-спектре, который может быть обнаружен в измерениях с высоким инструментальным разрешением. Более того, кинематические исследования такого рода могут быть использованы для поиска так называемых стерильных нейтрино.
Изучение возможного влияния примесей нейтрино на форму /3-спектров является довольно сложной задачей в силу целого ряда факторов. В частности, необходимо хорошо знать характеристики спектрометров электронов и измеряемых радиоактивных источников, а также изучить другие возможные источники систематических ошибок. Количество радиоактивных изотопов,

Таблица 3: Экспериментальные ограничения на примесь 17 кэВ нейтрино, полу-ченные в 1985-1987 годах
Ссылка Изотоп Детектор Примесь, %
[46] 35 Б ЭДЫ) <
[47] 35 Б магнитный спектрометр <0.
[48] 35д магнитный спектрометр 0.064І0.
[49] 35д ЭДЫ) 0.03І0.
[50] 35д магнитный спектрометр <0.
[51] 63№ магнитный спектрометр <0.
эффекта, связанного с существованием тяжелого нейтрино [45]. Выполненный им эксперимент состоял в изучении /?"-спектра трития, имплантированного на ускорителе в ЭДЫ) детектор. Ионы были имплантированы на глубину от 0.25 до 0.45 мм, что достаточно для полной остановки всех электронов из распада трития. Это, в принципе, должно обеспечивать совпадение формы функции отклика с гауссианом. Первоначально эксперимент задумывался для изучения формы спектра вблизи граничной энергии. Однако, при сравнении теоретического спектра с экспериментальным, было выявлено разногласие в части спектра с энергией ниже 1.5 кэВ. Полученная особенность спектра не могла быть объяснена на основе однокомпонентного безмассового нейтрино. В результате проведенного анализа Симпсон пришел к выводу о существовании примеси тяжелых нейтрино в /3_-спектре трития. При фиксированной граничной энергии 18.6 кэВ, наилучший фит дал 3% примесь нейтрино с массой 17.1 ± 0.2 кэВ/с2. Сразу после появления этого сенсационного результата, было выполнено несколько экспериментов в различных лабораториях. Данные по ним сведены в таблице 3. Как видим, ни один из экспериментов не подтвердил результат полученный Симпсоном. Но в 1989 году появляются две новые работы Симпсона и Хайма [52]. Тритиевый эксперимент был повторен на модернизированной установке. Кроме этого, были проведены исследования и /5-спектра 35Б. Результаты этих экспериментов опять дали искажения в спектрах, которое могло быть объяснено наличием примеси тяжелой компоненты нейтрино. Из