ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2021
Просмотров: 1639
Скачиваний: 1
Регистрация
Регистрация
солнечных
солнечных
нейтрино
нейтрино
Для
регистрации
солнечных
и
космических
нейтрино
используются
три
основных
метода
.
Различные
методы
регистрации
нейтрино
имеют
различные
энергетические
пороги
.
Хлорный
детектор
.
В
1946
г
.
Понтекорво
предложил
использовать
для
детектирования
нейтрино
реакцию
:
37
37
Cl
Ar
e
e
ν
−
+
→
+
Изотоп
37
Ar,
образующийся
в
результате
захвата
нейтрино
,
является
радиоактивным
и
переходит
в
37
Cl
путем
e
−
-
захвата
.
Период
полураспада
37
Ar
составляет
35
дней
.
Порог
регистрации
нейтрино
хлорным
методом
составляет
0.814
МэВ
,
т
.
е
.
хлорный
метод
не
регистрирует
нейтрино
,
образующиеся
в
реакции
e
p p
d e
ν
+
+ → +
+
,
дающей
основной
выход
солнечных
нейтрино
.
Хлорный
детектор
регистрирует
,
главным
образом
,
самые
энергичные
«
борные
»
нейтрино
,
образующиеся
на
Солнце
в
реакции
8
8
*
B
Be
e
e
ν
+
→
+
+
.
Регистрация
Регистрация
солнечных
солнечных
нейтрино
нейтрино
Галлиевый
детектор
.
Большие
надежды
связаны
с
построением
детекторов
на
основе
изотопа
71
Ga.
Для
регистрации
нейтрино
в
этом
детекторе
используется
реакция
71
71
Ga
Ge
.
e
e
ν
−
+ →
+
Поглощение
нейтрино
приводит
к
образованию
радиоактивного
изотопа
71
Ge (T
1/2
=11.4
дн
).
Галлиевый
детектор
имеет
очень
низкий
порог
регистрации
нейтрино
(233
кэВ
)
и
поэтому
он
чувствителен
к
основному
потоку
солнечных
нейтрино
из
реакции
e
p p
d e
ν
+
+ → + +
.
Детектор
,
содержащий
60
тонн
галлия
,
позволит
регистрировать
одно
«
протонное
»
нейтрино
в
сутки
.
Метод
регистрации
нейтрино
с
помощью
черенковского
излучения
.
В
этом
методе
,
который
используется
в
детекторах
в
KAMIOKANDE
и
SUPERKAMIOKANDE (
Япония
)
детектируется
черенковское
излучение
,
образующееся
в
реакции
e
e
ν
−
+
.
Порог
регистрации
нейтрино
,
обусловленный
фоном
,
составляет
7.5
МэВ
.
Таким
образом
,
эти
детекторы
чувствительны
лишь
к
части
высокоэнергичных
нейтрино
,
образующихся
в
результате
распада
8
8
*
B
Be
e
e
ν
+
→
+ +
.
Однако
этот
тип
детектора
имеет
существенное
преимущество
перед
двумя
предыдущими
,
так
как
с
его
помощью
может
быть
определено
направление
движения
нейтрино
.
Для
регистрации
солнечных
нейтрино
Дэвисом
был
сконструирован
детектор
,
основу
которого
составляет
бак
,
заполненный
380
тыс
.
литров
раствора
четыреххлористого
углерода
.
Атомы
37
Ar,
образующиеся
в
результате
захвата
нейтрино
,
извлекаются
из
жидкости
путем
продувания
через
неё
газообразного
гелия
.
Эффективность
извлечения
37
Ar
составляет
около
90%.
Далее
37
Ar
поглощается
с
помощью
угольных
фильтров
,
охлажденных
до
температуры
жидкого
азота
,
и
отделяется
от
гелия
.
После
соответствующей
химической
очистки
образцы
с
аргоном
помещаются
в
специальный
низкофоновый
детектор
,
в
котором
регистрируется
β
-
распад
37
Ar.
Наблюдаются
рентгеновские
фотоны
с
энергией
2.8
кэВ
,
сопровождающие
e-
захват
.
Для
того
,
чтобы
уменьшить
фон
космического
излучения
,
установка
размещалась
в
специально
созданной
подземной
лаборатории
на
глубине
1490
м
.
В эксперименте
Дэвиса
невозможно
зарегистрировать
весь
поток
нейтрино
и
,
в
частности
,
нейтрино
,
возникающие
в
основной
реакции
взаимодействия
двух
протонов
.
Детектор
Детектор
Дэвиса
Дэвиса
Проблема
солнечных
нейтрино
Поток
нейтрино
от
Солнца
оказался
примерно
вдвое
меньше
,
чем
предсказывает
Стандартная
солнечная
модель
!!!
Пример
Пример
Оценить
поток
солнечных
нейтрино
на
поверхности
Земли
.
Выделение
солнечной
энергии
происходит
в
основном
в
результате
реакций
так
называемого
водородного
цикла
или
водородной
цепочки
.
Основные
реакции
этой
цепочки
следующие
:
3
3
3
4
,
He
,
He
He
He 2 .
e
p p
d e
d p
p
ν
γ
+
+ → + +
+ →
+
+
→
+
В
процессе
этих
реакций
выделяется
24,6
МэВ
энергии
.
Есть
еще
дополнительные
разветвления
этой
цепочки
,
например
3
4
7
7
7
7
4
4
He
He
Be
,
Be
Li
,
Li
He
He
e
e
p
γ
ν
−
+
→
+
+ →
+
+ →
+
Однако
,
приведенная
вначале
цепочка
является
основной
.
Кратко
ее
можно
записать
так
4
4He 2
2 .
e
p
e
ν
+
→
+
+
Таким
образом
,
на
каждые
E
=
24,6
МэВ
излученной
Солнцем
энергии
вылетает
два
нейтрино
.
Светимость
Солнца
33
4 10
W
= ⋅
эрг
/c,
радиус
орбиты
Земли
13
З
1,5 10
R
=
⋅
см
.
Общее
число
нейтрино
,
излучаемых
Солнцем
в
единицу
времени
2 /
N
W E
=
.
Площадь
сферы
с
радиусом
,
равным
радиусу
орбиты
Земли
2
З
4
S
R
π
=
.
Тогда
плотность
потока
нейтрино
на
земной
орбите
будет
33
2
13
2
6
З
10
2
2
2
нейтрино
4 10
эрг
/
с
4
4 3,14 (1,5 10
см
)
24,6
МэВ
1,6 10
эрг
/
МэВ
нейтрино
7 10
.
с см
W
J
R E
π
−
× ⋅
=
=
=
×
×
⋅
×
×
⋅
= ⋅
⋅