Изготовлен уникальный искусственный источник нейтрино
12.06.2004 12:33 | И. Мирмов/scientific.ru

В России изготовлен уникальный искусственный источник нейтрино на основе изотопа Ar-37. Подобный источник необходим в связи с разработкой и созданием детекторов солнечных нейтрино нового поколения, которые способны наблюдать нейтринный спектр в области промежуточных и низких энергий.

В конце апреля в г. Заречный Свердловской области завершено изготовление уникального искусственного источника нейтрино на основе изотопа Ar-37. Эта работа продолжалась более 3-х лет, и в ней принимала участие большая группа российских институтов и предприятий. Активная поддержка при создании источника исходила и из-за рубежа, от Университетов Вашингтона, Пенсильвании (США) и Тохоку (Япония). Основное финансирования проекта взял на себя Международный научно-технический центр (МНТЦ), однако, и Российское Федеральное агентство по атомной энергии, внесло свой заметный, а главное своевременный вклад.

Искусственные источники нейтрино необходимы в связи с разработкой и созданием детекторов солнечных нейтрино нового поколения, которые способны наблюдать нейтринный спектр в области промежуточных и низких энергий. Источник на основе Ar-37, который распадается с захватом электрона (Т_1/2 ~ 35 суток) и испускает моноэнергетичные нейтрино, представляется идеальным инструментом для калибровки таких детекторов, как БОРЕКСИНО в Гран Сассо, КАМЛЭНД в Японии. Но первопроходцем в апробировании нового источника стал российско-американский эксперимент SAGE, проводящий измерения на Галлий-германиевом нейтринном телескопе (ГГНТ) в Баксанской обсерватории (Кабардино-Балкария). Институт ядерных исследований РАН, в чьём составе находится Баксанская обсерватория, возглавил работы по созданию аргонового источника с целью провести новую калибровку ГГНТ.

Для получения значимых результатов при калибровке ГГНТ активность источника должна составлять величину порядка 500 ККи. Исследования, проведённые в ИЯИ (Троицк), ФЭИ (Обнинск) и в Институте реакторных материалов (Заречный), показали, что единственным путём получения такого количества изотопа Ar-37 является использование промышленного высокопоточного реактора на быстрых нейтронах типа БН-600. Ar-37 в этом случае нарабатывается в реакции ⁴⁰Ca (n, α) ³⁷Ar, для которой максимум сечения ~ 0.2 барн достигается в области энергий нейтронов 6 - 7 МэВ. Один из наиболее высоких потоков в мире (более чем 5 x 10¹³ см^-2с^-1) нейтронов с энергией выше 2 МэВ доступен в реакторе БН-600, который имеется на Белоярской атомной станции, также расположенной в Заречном.

В течение полугода (начиная с октября 2003 г.) после ряда тестовых экспериментов и измерений в боковой зоне воспроизводства БН-600 облучались 19 сборок с мишенью из прессованного оксида кальция общей массой более 300 кг. Не менее сложной задачей являлась разработка технологии извлечения, очистки и капсулирования полученного Ar-37. Ведь в отличие от ранее изготовленных (на основе изотопа Cr-51) источник Ar-37 является газообразным. Тем не менее, совместными усилиями учёных (в первую очередь ИРМ и ИЯИ РАН) технология была создана. Оксид кальция извлекался из облучённых капсул и растворялся в водном растворе азотной кислоты. Высокорадиоактивный газ (суммарный объём около 3-х литров) отдувался из раствора потоком гелия и осаждался при температуре жидкого азота в специальной ампуле, заполненной активированным углём.

Работа по извлечению облучённых сборок с мишенью из реактора, растворению таблеток оксида кальция и помещению Ar-37 в ампулу источника потребовала почти двухнедельных совместных и тщательно скоординированных усилий групп сотрудников ИРМ и Белоярской атомной станции. Перед самыми майскими праздниками источник доставлен сначала на самолёте, а потом в сопровождении специальных сил ГИБДД на машине в Баксанскую нейтринную обсерваторию. В 4 часа утра 30 мая ампула с источником опущена в специально подготовленный реактор ГГНТ, содержащий 13 тонн сверхчистого жидкого галлия. Так началась калибровка телескопа искусственным источником нейтрино Ar-37.

P.S. [От автора] Мы сознательно задержались с публикацией этой новости, и вызвано это отчасти суеверными соображениями. Но сейчас уже можно констатировать, что калибровочный эксперимент проходит успешно, и первые результаты (в частности активность источника на момент получения оценена в 500 ККи) внушают оптимизм и уважение к уровню российской научной мысли и научной технологии. Чуть позже мы продолжим информировать научную общественность о ходе эксперимента.

Публикации с ключевыми словами: нейтрино - источники нейтрино Публикации со словами: нейтрино - источники нейтрино
См. также: Нейтрино, связанные с джетом далекого блазара Внутри детектора антинейтрино в Дайя Бэй Подо льдом Антарктиды обнаружены нейтрино, прилетевшие издалека Тахионы и нейтрино Подледный лов космических нейтрино Нейтринный детектор в Садбери Современная астрономия Все публикации на ту же тему >>