Выпускник кафедры № 11 ЭМЯФ участвует в эксперименте Double Chooz во Франции

Эксперимент Double Chooz во Франции является одним из трех экспериментов (два других - Daya Bay в Китае и RENO в Корее), которым удалось реализовать для измерения угла смешивания нейтрино θ13. Сама идея эксперимента подобного рода принадлежит российским физикам проф. Л. А. Микаэляну и выпускнику кафедры № 11 ЭМЯФ, в.н.с. ИЯИ, зам. председателя ГАК кафедры № 11 ЭМЯФ НИЯУ МИФИ В. В. Синеву, которые предложили провести такой эксперимент в Красноярске. К сожалению, в России этот эксперимент выполнить не удалось, и российские физики присоединились к французскому проекту, который позже превратился в международную коллаборацию.

Два детектора антинейтрино были расположены в живописном месте Франции Арденнах (Ardennes) вблизи двух мощных ядерных реакторов атомной станции Chooz B (суммарная тепловая мощность двух реакторов 8.4 ГВт).

С российской стороны в эксперименте принимают участие два института: ИЯИ РАН и РНЦ “Курчатовский институт”. Нейтрино регистрируются в результате известного процесса – обратного бета распада (IBD – inverse beta decay). Детекторы были построены насколько было возможно идентичными, для того, чтобы получить результат путем сравнения измерений потока антинейтрино на двух различных расстояниях (пролетных базах) от ядерного реактора. Каждый детектор — это набор вложенных друг в друга цилиндров, выполненных из разного материала и заполненных различными рабочими жидкостями. В центре находится цилиндр из оргстекла, заполненный жидким сцинтиллятором на основе додекана (80%) с РХЕ (phenyl-xylyl-ethane) (20%) с добавкой гадолиния примерно 1% по весу. Гадолиний необходим для эффективного поглощения нейтронов, возникающих в реакции обратного бета-распада, которая служит для регистрации антинейтрино.

Эксперимент продолжался шесть лет (2011-2017 гг.). За это время методика эксперимента сильно усовершенствовалась, было предложено много подходов для анализа данных помимо традиционных. Несмотря на то, что Double Chooz имеет самую маленькую массу мишени (8.5 т против 16 т RENO и 20 т Daya Bay) удалось достичь второго по точности результата среди трех экспериментов. На сегодняшний день получено значение параметра осцилляции sin22θ13 = 0.105 ± 0.014.

Параллельно с основной задачей измерением угла смешивания нейтрино было выполнено несколько важных измерений: определен выход изотопов 9Li и 8Не при прохождении мюонов и выход нейтронов, инициированных мюонами.

Сейчас продолжается анализ экспериментальных результатов, и параметр угла уточняется почти каждый день. Предполагается также изучить более точно форму спектра антинейтрино от ядерного реактора, а также изучить влияние остаточного антинейтринного излучения от бассейнов передержки топлива как фона при изучении спектра реакторных антинейтрино. Немаловажно, что в эксперименте принимает участие аспирант ИЯИ РАН, выпускник кафедры № 11 ЭМЯФ 2018 года Дмитрий Ларин.


Автор: выпускник кафедры № 11 ЭМЯФ, в.н.с. ИЯИ, зам. председателя ГАК кафедры № 11 ЭМЯФ НИЯУ МИФИ В. В. Синев.

Редакторы: доц. Наумов П.Ю., зам. зав. кафедрой № 11 ЭМЯФ по учебной работе; Антонова А. М., аспирант кафедры № 11 ЭМЯФ.