Главная страница | Коллаборация Борексино | Прикладные исследования | Сотрудники | Публикации | Гранты | Наши награды Фотогалерея |



О С Н О В Н Ы Е
Р Е З У Л Ь Т А Т Ы

Отдел полупроводниковых ядерных детекторов

Лаборатория низкофоновых измерений

Направление исследований, которые проводит и в которых участвует лаборатория, можно определить как

Экспериментальный поиск редких низкоэнергетических процессов за пределами Стандартной модели .



Отчет лаборатории за 2016 год.

Отчет лаборатории за 2015 год.

Отчет лаборатории за 2014 год.

Отчет лаборатории за 2013 год.

Отчет лаборатории за 2012 год.

Отчет лаборатории за 2011 год.

НА УСТАНОВКАХ, СОЗДАННЫХ В ПИЯФ, ИЗУЧАЛИСЬ:
  • двойной бета-распад ядер на возбужденный уровень 2+ дочерних ядер. Для не исследовавшихся ранее ядер 154Sm, 160Gd, 170Er и 176Yb установлены новые пределы на периоды полураспада данных ядер на уровне 1017 - 1018 лет;
  • массивное стерильное нейтрино,излучение нейтрино с массой 10 – 110 кэВ в β-распаде ядер 45Cа и 63Ni; Получены новые ограничения на параметр смешивания для тяжелых нейтрино с массой (17,75-100) кэВ, которые составляют - ¦UeH¦2 ≤(1.5-5)·10-3;
  • поиск частиц темной материи, рассеяние массивных сильновзаимодействующих частиц, которые могли бы составлять недостающую массу Галактики. Для SIMPS с массой в интервале MH = (102-1012) ГэВ получены новые нижние пределы на сечения рассеяния на ядрах Si и Ge в интервале σP ≥ (10-29-10-19) см-2нуклон-1 ;
  • выполнен цикл работ по поиску аксионов :
    1. Установлено, что вероятность испускания аксиона в М1-переходе в ядре 125mTe
      меньше чем (IA / Iγ) ≤ 8.5•10-6 (90% у.д.).
    2. Проведен поиск резонансного поглощения солнечных аксионов ядрами 7Li,
      приводящего к возбуждению первого ядерного уровня.
      Установлено новое верхнее ограничение на массу адронного аксиона mA ≤ 16 кэВ (90% у.д.).
    3. Проведен поиск резонансного поглощения солнечных аксионов, возникающих в результате
      конверсии тепловых фотонов в поле плазмы (аксионов Примакова), ядрами 169Tm, приводящего к возбуждению
      первого ядерного уровня: A+169Tm—> 169Tm*—>169Tm+γ. Получены новые ограничения на константы
      связи аксиона с фотонами и нуклонами g│g0AN+g3AN│≤7.2·10-13. Установлено
      новое верхнее ограничение на массу адронного аксиона mA ≤ 169 эВ (90% у.д.).
    4. Проведен поиск резонансного поглощения солнечных аксионов ядрами 57Fe, приводящего к возбуждению первого
      ядерного уровня A + 57Fe —> 57Fe* —> 57Fe + γ (14.4 кэВ).
      Установлено рекордное верхнее ограничение на массу аксиона mА ≤ 145 эВ (95% у.д.).
    5. Вычислены спектры аксионов, образующихся в результате тормозного излучения электронов в поле ядер e + Z → e + A и
      комптоновского процесса γ + е → е + А.
      Получены новые ограничения на константы связи аксиона с электронами и нуклонами gAe│g0 AN+g3AN│≤2.1·10-14.
    6. Проведен поиск аксионов с энергией 5.5 МэВ, которые могут испускаться в реакции p + d → 3He + А.
      Для регистрации использовалась реакция аксиоэлектрического эффекта в атомах висмута. Получены новые ограничения
      на константы связи аксиона с электронами gAe ≤ (1.8 – 9.0)·10-7 для аксионов с массой (0.1-1.0) МэВ.
    7. Проведен поиск аксиоэлектрического эффекта для аксионов с массой 5.5 МэВ с помощью сцинтилляционного BGO-болометра. Установлено новое ограничение на константы связи аксиона с электронами и нуклонами:
      │gAe x g3AN│≤ 1.9·10-10 для 90% у.д.
    РАБОТЫ ВЫПОЛНЕННЫЕ НА ПРОТОТИПЕ НОВОГО ДЕТЕКТОРА СОЛНЕЧНЫХ НЕЙТРИНО, СОЗДАННОГО КОЛЛАБОРАЦИЕЙ БОРЕКСИНО, ДО 2007 ГОДА:
    1. рассеяние солнечных нейтрино на электроне за счет магнитного момента нейтрино. Установлено, что магнитный момент солнечных pp- и 7Ве- нейтрино не превышает значения
      μν ≤ 5.5·10-10 μВ (90 % у.д.)
    2. радиационный распад солнечных нейтрино νH –> νL +γ. Получено, что время жизни нейтрино больше чем
      с.м. / mν) ≥ 4.2·103 с·эВ-1 (90% у.д.).
    3. распад тяжелого нейтрино с излучением электрон-позитронной пары
      νH -> νL + e+ + e-.
      Из отсутствия данного распада установлено, что вероятность излучения тяжелого нейтрино
      νН с массой 3 - 12 МэВ в распаде 8B –> 8Be + e+ + νH не превышает значения
      ¦UeH¦2 ≤ (2·10-4 – 4·10-5) для 90% у.д..
    4. распад электрона по каналу е –> ν + γ. Получено, что время жизни электрона относительно данной моды распада превышает
      τ ≥ 4.6·1026 лет (90% у.д.).
    5. распады нуклонов и нуклонных пар в «невидимый»(invisible) канал (например, N –>3ν, NN –>2ν, исчезновение N, NN).
      Получены новые пределы для вероятности распадов в ядрах 12,13С и 16О:
      τ(n–>invisible) ≥ 1.8·1025 лет,
      τ(p–>invisible) ≥ 1.1·1026 лет,
      τ(nn–>invisible) ≥ 4.9·1025 лет,
      τ(pp–>invisible) ≥ 5.0·1025 лет, все для 90% у.д.
    6. нарушение принципа Паули для нуклонов в ядрах. Получены новые пределы для времени жизни ядер 12С и 16О относительно непаулевских переходов с γ-, n-, p- и a- частицей в конечном состоянии, а также непаулевских β±-переходов:
      τ(12С–>12СNP+γ) > 2.1·1027 лет,
      τ(12С–>12NNP+e-e) > 7.6·1027 лет,
    7. излучение аксиона с энергией 478 кэВ в М1- переходе ядра 7Li. Получены новые
      верхние пределы на константы связи аксионов с фотонами, электронами и нуклонами (90% у.д.):
      gAe·gAN ≤ (1.0-2.4) ·10-10 при mA <450 keV,
      g•gAN ≤ 5.0 ·10-9 GeV-1 при mA <10 keV.

    ДЕТЕКТОР БОРЕКСИНО НАЧАЛ НАБОР ДАННЫХ В МАЕ 2007 ГОДА.
    К настоящему времени получены следующие физические результаты:
    1. Основная задача эксперимента успешно решена. Поток 7Ве-нейтрино измерен с 5% точностью:
      Ф(7Ве) = (4.84 ± 0.24)·109 см-2с-1
    2. Поток 8В-нейтрино впервые измерен с порога 2.8 МэВ. Измеренное значение потока 8В-нейтрино
      (только электронные нейтрино) составляет:
      (2.4± 0.4±0.1)·106 см-2 с-1
    3. Впервые в одном эксперименте определены доли электронных нейтрино для энергетических интервалов
      с различным влиянием вакуумных осцилляций и осцилляций в веществе:
      Рее(7Ве) = 0.51± 0.07 (0.862 МэВ)
      Рее(8В) = 0.29± 0.10 (8.6 МэВ)

      Результаты находятся в согласии с осцилляционным LMA MSW решением.
    4. Зарегистрированы pep-нейтрино с энергией 1.44 МэВ возникающие в реакции p+e+p →e++ ν .
      Определенный поток составил: Ф(pep)=(1,6±0,3)·10-8см-2с-1
    5. Измерен поток pp-нейтрино от основополагающей ядерной реакции p+p →d+e++ ν .
      Поток pp-нейтрино находится в хорошем согласии с предсказаниями стандартной солнечной
      модели Ф(pp)=(6,6±0,7)·10-10см-2с-1
    6. Установлены новые ограничения на эффективный магнитный момент солнечных нейтрино:
      μν ≤ 5.4·10-11 μВ (90 % у.д.)
      и магнитные моменты флэйворных и массовых состояний (90% у.д.):
      μ(νe) ≤ 7.3·10-11 μB, μ(νμ) ≤ 11.4·10-11 μB , μ(ντ) ≤ 11.4·10-11 μB ,
      μ1→2 ≤ 5.4·10-11 μB, μ1→1,3 ≤ 6.8·10-11 μB , μ2→2,3 ≤ 8.6·10-11 μB
    7. Зарегистрированы гео-нейтрино - антинейтрино, возникающие в результате бета-распадов в урановом и ториевом
      семействах внутри Земли. Измеренная скорость счета R = (38.8±12.0)TNU (1 соб./год 1032 протонов)
    8. Установлены новые ограничения на время жизни ядра 12С относительно переходов на 1S-оболочку, идущих с нарушением принципа
      Паули, и на отношения напряженностей непаулевских и нормальных переходов – δ = gNP/gP :
      δγ2 < 2.2 · 10-57, δn,p2< 4.1 · 10-60, δβ2 < 2.1 · 10-35 (90% у.д.)
    9. Проведен поиск солнечных аксионов с энергией 5.5 MeV, излучаемых в реакции p+d →3He +A. Установлены новые модельно независимые ограничения на константу связи аксиона с электронами, фотонами и нуклонами │gAe x g3AN│≤ 5.5·10-13
      │g x g3AN│≤ 4.6·10-11 ГэВ-1 для аксионов с массой менее 1 МэВ (90% у.д.).
    10. Проведен поиск тяжелого стерильного нейтрино, возникающего в распаде 8В на Солнце. Установлены ограничения на параметры смешивания ¦UeH¦2 ≤(10-3 — 4•10-6) для нейтрино с массой в интервале (1.5 —14) МэВ.

    11. Коллаборация Borexino проанализировала корреляцию 2350 гамма-всплесков с данными детектора Borexino, собранными в период с декабря 2007 по ноябрь 2015 г. Установлены наиболее строгие ограничения на флюенс нейтрино и антинейтрино, связанный с гаммма-всплесками, при энергиях менее 7-8 МэВ.

    Лаборатория участвует в международных экспериментах по поиску частиц темной материи DarkSide и поиску солнечных аксионов
    IAXO (International Axion Observatory), SAXS (Solar axion searches)
    (см. отчеты лаборатории)


    Полученные, в результате исследований, данные включены в издание Particle Data Group.

    1. данные по стабильности электрона - в таблицу "Electron mean life"
    2. по магнитному моменту - в таблицу "Neutrino magnetic moment"
    3. по радационному распаду нейтрино - в таблицу "Neutrino mean life/mass"
    4. по распадам нуклонов - в таблицу "N partial mean lives"
    5. по излучению аксиона - в таблицу "Axion and other light boson searches in nuclear transitions"
    6. по солнечным аксионам в таблицы «Invisible axion mass limits from astrophysics and cosmology»
      и «Invisible axion limits from nucleon coupling»
      .
    7. по поиску SIMPs - в таблицу "Galactic WIMPs Searches"
  • Главная страница | Коллаборация Борексино | Прикладные исследования | Сотрудники | Публикации | Гранты | Наши награды | Фотогалерея |