Подвійний бета-розпад ізотопів 64, 70Zn та 180, 186W
Розробка та вдосконалення сцинтиляційного методу для пошуку процесів 2-бета розпаду на якомога вищому рівні чутливості до періодів напіврозпаду. Дослідження накопичених експериментальних даних на предмет виявлення процесів 2-бета розпаду ізотопів Zn і W.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 26.08.2015 |
| Размер файла | 123,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
T1/2 (2+) ? 0,7(2,1) 1021 років з 90%(68%) C.L.
Той же енергетичний спектр (див. рис. 1) був використаний для встановлення нового обмеження на період напіврозпаду відносно 0-моди +_розпаду 64Zn:
T1/2 (0+) ? 4,3(5,7) 1020 років з 90%(68%) C.L.
Ці результати з високим рівнем достовірності спростовують можливість протікання процесу +_розпаду 64Zn з T1/2 (+) = (1,1 0,9) 1019 років, про спостереження якого повідомлялося в роботі [13].
Для пошуку процесу 22-захоплення ядром 64Zn використовувалися дані, накопичені на етапі ZWO_1. При 22K_захопленні 64Zn двох електронів з K_оболонки, в детекторі має випромінюватися енергія, рівна 2ЕК = 16,7 кеВ, де ЕК -- енергія зв'язку електронів на K-оболонці атомів нікелю. Враховуючи близькість енергетичного порогу до шумів ФЕП, для встановлення обмеження на 22K_захоплення ядром 64Zn використовувався консервативний підхід: теоретичний енергетичний розподіл не повинен перевищувати експериментальний розподіл у межах статистичних похибок у всьому діапазоні енергій. Таким чином, нами отримано обмеження на період напіврозпаду для шуканого процесу:
T1/2 (22K) ? 6,2(6,3) 1018 років з 90%(68%) C.L.
Шляхом апроксимації сумарного енергетичного спектру фону (етапи ZWO_2 та ZWO_3) в інтервалі енергій 430-1300 кеВ нами отримано нове експериментальне обмеження на період напіврозпаду відносно 0-моди 2_захоплення ядром 64Zn:
T1/2 (02) ? 1,1(2,8) 1020 років з 90%(68%) C.L.
Той же енергетичний спектр був використаний для встановлення нових обмежень на періоди напіврозпаду відносно 2- та 0-моди 2_розпаду 70Zn:
T1/2 (22) ? 2,3(4,0) 1017 років з 90%(68%) C.L.,
T1/2 (02) ? 1,8(3,0) 1019 років з 90%(68%) C.L.
Крім того, було вперше експериментально досліджено можливість 02_розпаду 70Zn з вильотом майорона і встановлено таке обмеження на період напіврозпаду для шуканого процесу:
T1/2 (02-0) ? 1,0(1,4) 1018 років з 90%(68%) C.L.
Дані всіх чотирьох етапів вимірювань зі зразками ZnWO4 були використанні для встановлення нових експериментальних обмежень на періоди напіврозпаду відносно 2- та 0-моди 2_ захоплення ядром 180W:
T1/2 (22K) ? 6,6(9,4) 1017 років з 90%(68%) C.L.,
T1/2 (02) ? 0,86(1,2) 1018 років з 90%(68%) C.L.
З апроксимації сумарного енергетичного спектру фону (етапи ZWO_3 та ZWO_4), зображеного на рис. 2, отримано нове обмеження на період напіврозпаду відносно 22_розпаду 186W на основний стан (о.с.) 186Os:
T1/2 (22, о.с.) ? 2,3(2,8) 1019 років з 90%(68%) C.L.
Апроксимуючи сумарний енергетичний спектр фону всіх чотирьох етапів (з ZWO_1 по ZWO_4), встановлено нове обмеження періоду напіврозпаду відносно 22_переходу 186W на перший збуджений (21+) рівень 186Os, а також обмеження на періоди напіврозпаду відносно 02_розпаду 186W на о.с. та 21+ рівні 186Os:
T1/2 (22, 21+) ? 1,8(3,6) 1020 років з 90%(68%) C.L.,
T1/2 (02, о.с.) ? 2,1(4,2) 1020 років з 90%(68%) C.L.,
T1/2 (02, 21+) ? 2,1(4,2) 1020 років з 90%(68%) C.L.
Шляхом апроксимації енергетичного спектру фону, накопиченого на етапі ZWO-3, отримано обмеження на період напіврозпаду відносно 02_розпаду 186W з вильотом майорона:
T1/2 (02-0, о.с.) ? 5,8(8,6) 1020 років з 90%(68%) C.L.
Отримана в наших експериментальних дослідженнях чутливість до періодів напіврозпаду відносно шуканих 2_процесів ізотопів Zn та W ще досить низька, якщо порівнювати з результатами теоретичних розрахунків (див. для прикладу [10]).
Однак точність подібних розрахунків зазвичай сягає 1-3 порядки, зокрема для 2+_процесів. В той же час, наші дослідження демонструють значний потенціал сцинтиляторів ZnWO4 для наступних експериментів по пошуку як 2-процесів, так і частинок темної матерії. Зокрема, в проекті нового кріогенного експерименту EURECA [23] планується використовувати 1 тонни сцинтиляційних кристалів, в першу чергу дуже перспективних детекторів на основі ZnWO4. Хоча основна мета даного проекту це пошук частинок темної матерії, паралельно в експериментальних даних можна провести пошук можливих 2_процесів ізотопів цинку та вольфраму. Основні переваги кріогенного експерименту це висока енергетична роздільна здатність ( декількох кеВ на енергії 2615 кеВ), а також надзвичайно ефективна ідентифікація електронів (_квантів), _частинок та ядер віддачі, що сприяє суттєвому відокремленню фону від корисних подій. Для прикладу, оцінимо чутливість кріогенного експерименту, в якому використовувалося б 10 тонн кристалів ZnWO4 (9 1027 ядер 64Zn). За умови подавлення 100% фону за 10 років вимірювань досягається чутливість 4 1028 років, тобто цілком достатня, щоб зареєструвати 22K_захоплення ядром 64Zn, адже, згідно теоретичних розрахунків, період напіврозпаду для цього процесу сягає (1,9-7,1) 1026 років [24].
У висновках сформульовано основні результати дисертаційної роботи.
ВИСНОВКИ
З аналізу проведених у ході виконання дисертаційної роботи досліджень та узагальнення їх результатів можна сформулювати такі основні висновки:
1. В результаті тривалих низькофонових вимірювань (більше десяти тисяч годин) зі сцинтиляторами ZnWO4 великого об'єму (0,12-0,7 кг) встановлено нові експериментальні значення нижніх меж періодів напіврозпаду відносно різних мод та каналів 2_розпаду ізотопу 64Zn на рівні найбільш чутливих експериментів. Нові обмеження на періоди напіврозпаду для двонейтринної та безнейтринної мод _розпаду 64Zn встановлено на рівні близько 1021 років. Це лише третій нуклід серед усіх 34 потенційно 2_активних ізотопів, досліджений на такому рівні чутливості до періоду напіврозпаду.
Таким чином, результатами даного експерименту спростовано можливість протікання _розпаду 64Zn з T1/2 () = (1,1 0,9) 1019 років (про спостереження цього процесу повідомлялося ще у 1995 році в роботі [13]).
Отримано нові експериментальні обмеження на періоди напіврозпаду відносно різних мод подвійного електронного захоплення ядром 64Zn: для 22K_захоплення досягнуто рівня 1018 років, а для 02_захоплення -- близько 1020 років.
Результати, отримані для ізотопу 64Zn, увійшли до огляду Particle Data Group “2008 Review of Particle Physics” [25] у розділ “Double_ Decay” (с. 526).
2. Встановлено нові обмеження на періоди напіврозпаду відносно 2- та 0_моди 2_розпаду ізотопу 70Zn на рівні 1017-1019 років. Вперше експериментально досліджено можливість 02_розпаду 70Zn з вильотом майорона. Період напіврозпаду для цього процесу перевищує 1,0 1018 років з 90% C.L.
3. Отримано нові експериментальні обмеження на періоди напіврозпаду відносно 2- та 0-моди 2_захоплення ядром 180W на рівні 1017-1018 років.
4. Встановлено нові обмеження періодів напіврозпаду відносно 22_переходів 186W на основний та перший збуджений (21+) стани 186Os на рівні T1/2 1019-1020 років.
На рівні чутливості T1/2 1020 років, порівняному з результатами Солотвинського експерименту з використанням низькофонових детекторів вольфрамату кадмію [26], проведено пошуки 02_розпаду ізотопу 186W на основний та перший збуджений (21+) стани 186Os, а також 02_розпаду цього ядра з вильотом майорона.
5. Вивчено з вищою точністю спектрометричні та сцинтиляційні властивості, зокрема енергетичну роздільну здатність, відносний світловихід, відгук до _частинок, кінетику висвічування сцинтиляторів CdWO4, PbWO4 і ZnWO4. Для потреб аналізу даних низькофонових експериментів було вдосконалено методику розділення подій від _частинок і _квантів за формою сцинтиляційного імпульсу з детектором CdWO4. З кристалами PbWO4 і ZnWO4 можливість цифрової ідентифікації частинок за формою сцинтиляційного імпульсу було показано вперше. Виконання експериментальних досліджень подвійного бета_розпаду ядер цинку та вольфраму сприяли розробці кристалів вольфрамату цинку великого об'єму з високими сцинтиляційними характеристиками.
6. Проведені низькофонові вимірювання зі сцинтиляторами CdWO4, PbWO4 і ZnWO4 дозволили виміряти рівень радіоактивної чистоти цих матеріалів. Якісний та кількісний склад радіоактивних домішок у сцинтиляторах вольфрамату цинку виміряний на дуже високому рівні чутливості (зокрема для 228Th і 226Ra на рівні кількох мкБк/кг). Вперше виявлено космогенну активацію сцинтиляційного детектора ZnWO4, на що вказує присутність радіоізотопу 65Zn в одному з кристалів на рівні 0,5 мБк/кг. Дані результати отримані з використанням розробленого у ході виконання дисертаційної роботи методу цифрової ідентифікації частинок по формі сцинтиляційного імпульсу, а також завдяки мас-спектрометричним вимірюванням, амплітудно-часовому аналізу та апроксимації накопичених енергетичних спектрів змодельованими методом Монте-Карло компонентами фону. Отримані результати свідчать, що сцинтилятори ZnWO4 мають дуже високий рівень чистоти відносно забрудненості радіонуклідами природного та антропогенного походження.
Таким чином, результати досліджень сцинтиляційних, спектрометричних та фонових характеристик сцинтиляційних кристалів CdWO4, PbWO4 і ZnWO4 показали перспективність їх використання для вивчення процесів 2_розпаду, темної матерії, рідкісних - та -розпадів.
7. За умови використання детектора зі сцинтиляційними кристалами вольфрамату кадмію з енергетичною роздільною здатністю не гірше 4% на енергії 2,8 МеВ, та застосування сцинтиляторів вольфрамату свинцю як світловодів та активного захисту, можна здійснити сцинтиляційний експеримент по пошуку 02_розпаду ядра 116Cd на рівні чутливості до періоду напіврозпаду T1/2 (116Cd) 1026 років, що дозволить перевірити наявність майоранівської маси у нейтрино на рівні m 0,07 еВ. Можливість отримання необхідної, для постановки такого експерименту, енергетичної роздільної здатності показано в результаті проведених у даній роботі розробки та вимірювань спектрометричних характеристик нової детектуючої системи, в той час як розрахунки методом Монте-Карло дозволили сформулювати вимоги до рівня радіоактивної чистоти матеріалів та конструкції установки, які б забезпечили досягнення необхідного рівня фону детектора.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
[1] Search for 2в processes in 64Zn with the help of ZnWO4 crystal scintillator / Belli P., Bernabei R., Cappella F., Cerulli R., Dai C.J., Danevich F.A., Grinyov B.V., Incicchitti A., Kobychev V.V., Nagornaya L.L., Nagorny S.S., Nisi S., Nozzoli F., Poda D.V., Prosperi D., Tretyak V.I., Yurchenko S.S. // Phys. Lett. B. 2008. Vol. 658. P. 193-197.
[2] Searches for 2в decay of Zinc and Tungsten with the help of low-background ZnWO4 crystal scintillators / Belli P., Bernabei R., Cappella F., Cerulli R., Dai C.J., Danevich F.A., Grinyov B.V., Incicchitti A., Kobychev V.V., Mokina V.M., Nagornaya L.L., Nagorny S.S., Nisi S., Nozzoli F., Poda D.V., Prosperi D., Tretyak V.I., Yurchenko S.S. Roma: Roma 2 University, 2008. 20 p. (Preprint / Roma 2 University “Tor Vergata”; ROM2F/2008/27); (arXiv.org e_Print / arXiv:0811.2348v1 [nucl-ex]., 2008. 20 p.).
[3] Pulse_shape discrimination with PbWO4 crystal scintillators / Bardelli L., Bini M., Bizzeti P.G., Danevich F.A., Fazzini T.F., Kobychev V.V., Krutyak N., Maurenzig P.R., Mokina V.M., Nagorny S.S., Pashkovskii M., Poda D.V., Tretyak V.I., Yurchenko S.S. // Nucl. Instr. Meth. A. 2008. Vol. 584. P. 129-134.
[4] Growth of ZnWO4 crystal scintillators for high sensitivity 2 experiment / Nagornaya L.L., Dubovik A.M., Vostretsov Yu.Ya., Grinov B.V., Danevich F.A., Katrunov K.A., Mokina V.M., Onishchenko G.M., Poda D.V., Starzhinskiy N.G., Tupitsyna I.A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2008. Vol. 55, No. 3. P. 1469-1472.
[5] Investigation of decay of 113Cd / Belli P., Bernabei R., Bukilic N., Cappella F., Cerulli R., Dai C.J., Danevich F.A., de Laeter J.R., Incicchitti A., Kobychev V.V., Nagorny S.S., Nisi S., Nozzoli F., Poda D.V., Prosperi D., Tretyak V.I., Yurchenko S.S. // Phys. Rev. C. 2007. Vol. 76. P. 064603, 10 p.
[6] Application of PbWO4 crystal scintillators in experiment to search for 2 decay of 116Cd / Danevich F.A., Georgadze A.Sh., Kobychev V.V., Kropivyansky B.N., Nagorny S.S., Nikolaiko A.S., Poda D.V., Tretyak V.I., Yurchenko S.S., Bardelli L., Bini M., Bizzeti P.G., Fazzini T.F., Maurenzig P.R., Grinyov B.V., Nagornaya L.L., Pirogov E.N., Ryzhikov V.D., Brudanin V.B., Korjik M.V., Solsky I.M. // Nucl. Instr. Meth. A. 2006. Vol. 556. P. 259-265.
[7] Further study of CdWO4 crystal scintillators as detectors for high sensitivity 2 experiments: Scintillation properties and pulse-shape discrimination / Bardelli L., Bini M., Bizzeti P.G., Carraresi L., Danevich F.A., Fazzini T.F., Grinyov B.V., Ivannikova N.V., Kobychev V.V., Kropivyansky B.N., Maurenzig P.R., Nagornaya L.L., Nagorny S.S., Nikolaiko A.S., Pavlyuk A.A., Poda D.V., Solsky I.M., Sopinskyy M.V., Stenin Yu.G., Taccetti F., Tretyak V.I., Vasiliev Ya.V., Yurchenko S.S. // Nucl. Instr. Meth. A. 2006. Vol. 569. P. 743-753.
[8] ZnWO4 crystals as detector for 2 decay and dark matter experiments / Danevich F.A., Kobychev V.V., Nagorny S.S., Nikolaiko A.S., Poda D.V., Tretyak V.I., Yurchenko S.S., Zdesenko Yu.G. // Nucl. Instr. Meth. A. 2005. Vol. 544. P. 553-564.
[9] Оптимізація детектора на основі сцинтиляційного кристала вольфрамату кадмію для експерименту по пошуку 2-розпаду ядра 116Cd / Веретянников І.І., Даневич Ф.А., Здесенко Ю.Г., Кобичев В.В., Нагорний С.С., Пода Д.В. // Зб. наук. праць ІЯД НАНУ. 2004. № 2 (13). с. 163-172.
АНОТАЦІЯ
Пода Д.В. Подвійний бета-розпад ізотопів 64, 70Zn та 180, 186W. -- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.16 -- фізика ядра, елементарних частинок і високих енергій. -- Інститут ядерних досліджень Національної академії наук України. Київ, 2009.
Представлено результати експериментальних пошуків процесів подвійного бета-розпаду ізотопів цинку та вольфраму з використанням низькофонових детекторів на основі сцинтиляційних кристалів ZnWO4 великої маси (117 г, 168 г і 699 г). Експеримент проводився з використанням низькофонової установки “DAMA/R&D”, розміщеної в підземній лабораторії Гран_Сассо Національного інституту ядерної фізики (Італія). Загальна тривалість вимірювань перевищує десять тисяч годин. Отримано нові нижні обмеження на періоди напіврозпаду в інтервалі 1017-1021 років відносно різних 2-процесів для ізотопів 64Zn, 70Zn, 180W і 186W. Результатами даного експерименту з високою ймовірністю спростовано повідомлення [Appl. Radiat. Isot. - 1995. - Vol. 46, No. 6/7. - P. 455-456] про реєстрацію процесу +-розпаду 64Zn.
Вивчено енергетичну роздільну здатність, відносний світловихід, /_співвідношення, часові характеристики висвічування, можливість цифрової ідентифікації -частинок і _квантів (_частинок) по формі сцинтиляційного імпульсу, а також радіоактивну забрудненість кристалів CdWO4, PbWO4 і ZnWO4.
Запропоновано проект чутливого сцинтиляційного експерименту по пошуку 02_розпаду ядра 116Cd. З цією метою розроблено нову детектуючу систему з високою енергетичною роздільною здатністю, а також проаналізовано можливість використання кристалів PbWO4 як “4” активний захист, так і в ролі світловодів для сцинтиляторів 116CdWO4. В запропонованому експерименті по пошуку 02_розпаду 116Cd за 10 років вимірювань може бути досягнута чутливість до періоду напіврозпаду відносно безнейтринної моди на рівні T1/2 1026 років (що відповідає ефективній масі майоранівського нейтриноm 0,07 еВ).
Ключові слова: подвійний бета-розпад, 64Zn, 70Zn, 180W, 186W, низькофоновий експеримент, сцинтиляційний детектор, обмеження на період напіврозпаду, радіоактивність, CdWO4, PbWO4, ZnWO4.
АННОТАЦИЯ
Пода Д.В. Двойной бета-распад изотопов 64, 70Zn и 180, 186W. -- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.16 -- физика ядра, элементарных частиц и высоких энергий. -- Институт ядерных исследований Национальной академии наук Украины. Киев, 2009.
Представлены результаты экспериментальных исследований процессов двойного бета_распада изотопов цинка и вольфрама с использованием низкофоновых детекторов на основе сцинтилляционных кристаллов ZnWO4 большой массы (117 г, 168 г и 699 г). Эксперимент проводился с использованием низкофоновой установки “DAMA/R&D”, расположенной в подземной лаборатории Гран-Сассо Национального института ядерной физики (Италия). Общее время измерений превышает десять тысяч часов. Получены новые ограничения на периоды полураспада на уровне 1017-1021 лет относительно различных 2-процессов для изотопов 64Zn, 70Zn, 180W и 186W. Результатами данного эксперимента с высокой степенью вероятности исключено сообщение [Appl. Radiat. Isot. - 1995. - Vol. 46, No. 6/7. - P. 455-456] о регистрации процесса +_распада 64Zn.
Были изучены энергетическое разрешение, относительный световыход, /_соотношение, кинетика сцинтилляций, возможность цифровой идентификации _частиц и _квантов (-частиц) по форме сцинтилляционного импульса, а также радиоактивная загрязненность кристаллов CdWO4, PbWO4 и ZnWO4.
Предложен проект чувствительного сцинтилляционного эксперимента по поиску 02_распада ядра 116Cd. Для этих целей разработана новая детектирующая система с высоким энергетическим разрешением, а также проанализирована возможность использования кристаллов PbWO4 в качестве “4” активной защиты и световодов для сцинтилляторов 116CdWO4. В предложенном эксперименте по поиску 02_распада 116Cd ожидается чувствительность к периоду полураспада относительно безнейтринной моды на уровне T1/2 1026 лет (что соответствует эффективной массе майорановского нейтрино m 0,07 эВ).
Ключевые слова: двойной бета-распад, 64Zn, 70Zn, 180W, 186W, низкофоновый эксперимент, сцинтилляционный детектор, ограничение на период полураспада, радиоактивность, CdWO4, PbWO4, ZnWO4.
ABSTRACT
Poda D.V. Double beta decay of 64, 70Zn and 180, 186W isotopes. -- Manuscript.
Thesis for a candidate's degree (Physics and Mathematics) by speciality 01.04.16 -- physics of nuclei, elementary particles, and high energies. -- Institute for Nuclear Research of the National Academy of Sciences of Ukraine. Kyiv, 2009.
The results of the experimental investigations of double beta processes in Zinc and Tungsten isotopes with the help of large volume (117 g, 168 g and 699 g) low-background ZnWO4 crystal scintillators are presented. The experiment was carried out in the low-background “DAMA/R&D” set-up at the Gran Sasso National Laboratories of the INFN (Italy) at a depth of 3600 m w.e. The total measurement time exceeds ten thousand hours. New improved half-life limits on double electron capture and electron capture with positron emission in 64Zn have been set: T1/2 (22K) ? 6.2(6.3) 1018 yr, T1/2 (02) ? 1.1(2.8) 1020 yr, T1/2 (2+) ? 0.7(2.1) 1021 yr, and T1/2 (0+) ? 4.3(5.7) 1020 yr, all the limits are at 90% (68%) C.L. The positive indication on the + decay of 64Zn with T1/2 (+) = (1.1 0.9) 1019 yr suggested in [Appl. Radiat. Isot. - 1995. - Vol. 46, No. 6/7. - P. 455-456] is fully discarded by the present experiment. To date only two nuclei (40Ca and 78Kr) among 34 potentially 2+ active nuclides were studied at the similar level of sensitivity. However, it is worth noting that the theoretical predictions are still higher.
The half-life limits on the 2 processes in 70Zn, 180W, and two neutrino mode of 2 decay in 186W established in the present work on the level of 1017-1020 yr are one order of magnitude higher than those set in previous experiments.
Energy resolution, relative light output, / ratio, decay time, pulse-shape discrimination between particles and rays ( particles), and radioactive contamination of CdWO4, PbWO4 (undoped, and doped by F, Eu, Mo, Gd, S), and ZnWO4 crystal scintillators were studied. Pulse-shape discrimination ability of PbWO4 and ZnWO4 crystal scintillators were realized for the first time. The first result of low-background measurement with small volume ZnWO4 (mass of 4.5 g) gave reasons for extensive research work in the Institute for Scintillation Materials (Kharkiv, Ukraine) in order to optimize the growth conditions with the aim of producing high quality large-volume ZnWO4 crystal scintillators. Applicability of these scintillators to search for double beta decay was proved.
The time-amplitude analysis, the pulse-shape discrimination, and the Monte Carlo simulation were applied in addition to the ICP-MS measurements to estimate radioactive contamination of the ZnWO4 detectors. We have found ZnWO4 crystal scintillators extremely radiopure detectors with typical contamination at the level of Bq/kg (228Th and 226Ra), ? 0.06 mBq/kg (210Po), total activity (U/Th) 0.2-0.4 mBq/kg, ? 0.4 mBq/kg (40K), ? 0.05 mBq/kg (137Cs), ? 0.4 mBq/kg (90Sr-90Y), ? 0.01 mBq/kg (147Sm), and ? 3 mBq/kg (87Rb).
Our investigations with zinc tungstate crystals have demonstrated a good potential of ZnWO4 scintillators for the next generation double beta decay and cryogenic dark matter experiments, in particular for EURECA project, where a multi-element target with the total mass up to 1 t is planned for confirming dark matter signal. High abundance of 64Zn (48.3%) allows to build a large scale double beta experiment without expensive isotopic enrichment. An experiment involving 10 tons of ZnWO4 crystals (9 Ч 1027 nuclei of 64Zn) could reach the half-life sensitivity up to 3 Ч 1028 yr (supposing zero background during ten years of measurements). Such a sensitivity could contribute to our understanding of the neutrino mass mechanism and right-handed currents in neutrinoless processes. The two neutrino double electron capture should be surely observed: in accordance with theoretical expectations T1/2 for 22 process is predicted on the level of 1025-1026 yr.
A new project of high sensitive 2 experiment was proposed. For this purpose, the new detection system with high light collection and energy resolution was developed, and PbWO4 crystals were also discussed as high-efficiency 4 active shield and light guides in 116Cd double beta decay experiment with enriched 116CdWO4 crystal scintillators. The sensitivity of such an experiment (in terms of the half-life limit) is estimated as T1/2 (116Cd) 1026 yr, which corresponds to the effective Majorana neutrino mass m 0.07 eV.
Keywords: Double beta decay, 64Zn, 70Zn, 180W, 186W, low-background experiment, scintillation detector, half-life limit, radioactivity, CdWO4, PbWO4, ZnWO4.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Поняття радіоактивності. Різниця між радіоактивністю і розпадом "компаунд"-ядер, утворених дією деяких елементарних частинок на стабільні ядра. Закономірності "альфа" і "бета" розпаду. Гамма-випромінювання ядер не є самостійним видом радіоактивності.
реферат [154,4 K], добавлен 12.04.2009Виды бета-распад ядер и его характеристики. Баланс энергии при данном процессе. Массы исходного и конечного атомов, их связь с массами их ядер. Энергетический спектр бета-частиц, роль нейтрино. Кулоновское взаимодействие между конечным ядром и электроном.
контрольная работа [133,4 K], добавлен 22.04.2014Общие сведения о бета-спектрометрическом комплексе "ПРОГРЕСС". Сравнение спектрометрического и радиохимического методов анализа при оценке вклада 137Cs и 40К на суммарную бета-активность 90Sr в почве, отобранной на СИП с активностью менее 2000 Бк/кг.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 24.07.2010Проходження частинки через потенціальний бар'єр. Холодна емісія електронів з металу. А-розпад важких ядер. Реакція злиття тяжкого та надважкого ізотопів водню. Скануючий тунельний мікроскоп. Вивчення квантової механіки в курсі фізики середньої школи.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.05.2015Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008Поведінка системи ГД перехідних режимів. Експериментальне дослідження процесів при пуску, реверсі та гальмуванні електричних генераторів. Алгоритм побудування розрахункових графіків ПП при різних станах роботи машини. Методика проведення розрахунку ПП.
лабораторная работа [88,2 K], добавлен 28.08.2015Огляд особливостей процесів теплопровідності. Вивчення основ диференціальних рівнянь теплопровідності параболічного типу. Дослідження моделювання даних процесiв в неоднорiдних середовищах з м'якими межами методом оператора Лежандра-Бесселя-Фур'є.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.09.2014Сведения о радиоактивных излучениях. Взаимодействие альфа-, бета- и гамма-частиц с веществом. Строение атомного ядра. Понятие радиоактивного распада. Особенности взаимодействия нейтронов с веществом. Коэффициент качества для различных видов излучений.
реферат [377,6 K], добавлен 30.01.2010Характеристика корпускулярного, фотонного, протонного, рентгеновского видов излучения. Особенности взаимодействия альфа-, бета-, гамма-частиц с ионизирующим веществом. Сущность комптоновского рассеивания и эффекта образования электронно-позитронной пары.
реферат [83,8 K], добавлен 08.11.2010Радиоактивные излучения, их сущность, свойства, единицы измерения, физическая доза и мощность. Газоразрядные счётчики ионизирующих частиц. Конструкция и принципы работы счётчиков Гейгера с высоковольтным питанием, СТС-5 и слабого бета-излучения СТБ-13.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 05.11.2009Роль Марии Склодовской-Кюри и Пьера Кюри в обнаружении излучения тория, полония и радия. История открытия явления радиоактивности Антуаном Анри Беккерелем и факторы, которые влияют на его распространенность на Земле. Описание альфа, бета и гама лучей.
презентация [213,7 K], добавлен 28.04.2013Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц; газоразрядный счетчик Гейгера и камера Вильсона. Открытие радиоактивности; исследование альфа-, бета- и гамма-излучения. Рассмотрение биологического действия радиоактивных излучений на живые организмы.
презентация [2,2 M], добавлен 03.05.2014Преобразование энергии бета распада в электрическую энергию с использованием твердотельных полупроводников. Определение областей применения радиоизотопных источников питания. Обоснование и выбор оптимального по радиоактивности и геометрии радиоизотопа.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 20.05.2015Работы Эрнеста Резерфорда. Планетарная модель атома. Открытие альфа- и бета-излучения, короткоживущего изотопа радона и образования новых химических элементов при распаде тяжелых химических радиоактивных элементов. Воздействие радиации на опухоли.
презентация [520,3 K], добавлен 18.05.2011Лучи Беккереля действуют на фотопластинку, проходят через чёрную бумагу и слои металла небольшой толщины. Различие между лучами Рентгена и Беккереля. О свойствах радиоактивного излучения. Энергия, излучаемая радием. Альфа-, бета- и гамма- лучи.
реферат [845,5 K], добавлен 19.03.2008Ядерно-физические свойства и радиоактивность тяжелых элементов. Альфа- и бета-превращения. Сущность гамма-излучения. Радиоактивное превращение. Спектры рассеянного гамма-излучения сред с разным порядковым номером. Физика ядерного магнитного резонанса.
презентация [1,0 M], добавлен 15.10.2013Строение вещества, виды ядерных распадов: альфа-распад, бета-распад. Законы радиоактивности, взаимодействие ядерных излучений с веществом, биологическое воздействие ионизирующего излучения. Радиационный фон, количественные характеристики радиоактивности.
реферат [117,7 K], добавлен 02.04.2012Дослідження засобами комп’ютерного моделювання процесів в лінійних інерційних електричних колах. Залежність характеру і тривалості перехідних процесів від параметрів електричного кола. Методики вимірювання параметрів електричного кола за осцилограмами.
лабораторная работа [1,0 M], добавлен 10.05.2013Тепловий розрахунок тепличного господарства. Розрахунок систем вентиляції та досвічування теплиці. Розробка моделі теплиці та процесів тепло- і масообміну. Система опалення з оребреними трубами з тепловим насосом та вакуумними трубчастими колекторами.
автореферат [2,1 M], добавлен 04.12.2013Отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна в руховому та гальмівних режимах, вивчення його властивостей. Аналіз експериментальних та розрахункових даних. Дослідження рухового, гальмівного режимів двигуна. Особливості режиму проти вмикання.
лабораторная работа [165,5 K], добавлен 28.08.2015
