2021 JINR Grants for Young Scientists: Nadezhda Rumyantseva
— Надежда, расскажите, пожалуйста, немного о себе.
В 2011 году я закончила физико-математический факультет Костромского государственного университета им. Н. А. Некрасова по специальности «Физика». В Научно-экспериментальном отделе ядерной спектроскопии и радиохимии ЛЯП проходила научно-производственную практику, итогом которой стало написание дипломной работы на тему: «Анализ спектров гамма-излучения, сопровождающего захват отрицательных мюонов ядрами углерода».
Мой научный руководитель — к. ф.-м. н. Константин Николаевич Гусев, старший научный сотрудник НЭОЯСиРХ ЛЯП, руководитель проекта LEGEND в ОИЯИ.
Областью моих научных интересов является физика нейтрино – одной из самых загадочных частиц. Нейтрино — элементарная частица с очень маленькой массой. Она относится к классу лептонов и может участвовать только в слабых и гравитационных взаимодействиях. Однако на сегодняшний день остается открытым вопрос, отличается ли нейтрино от своей античастицы или совпадает с ней (нейтрино – дираковская или майорановская частица)? Эксперименты по поиску двойного безнейтринного бета-распада (0νββ) являются, по-видимому, единственным способом доказать, что нейтрино — майорановская частица. Одним из наиболее успешных экспериментов по поиску (0νββ) распада являлся эксперимент GERDA, в котором я принимала непосредственное участие. GERDA завершил набор данных в 2019 году, получив беспрецедентное ограничение на период полураспада (0νββ) распада в Ge-76 $T^{0\nu}_{1/2} > 1.8 · 10^{26}$ лет, что в свою очередь дает ограничение и на эффективную майорановскую массу ($m_{\beta \beta} < 79 - 180$ МэВ). Однако, поиск (0νββ) распада в Ge-76 будет продолжен в эксперименте нового поколения LEGEND, который находится в стадии активной подготовки к запуску.
Кроме того, для расчета эффективной майорановской массы необходимо знать ядерные матричные элементы (ЯМЭ), теоретически рассчитанные значения которых заметно отличаются друг от друга в зависимости от выбранной для расчета модели атомного ядра (отсюда и «коридор» значений в ограничении на $m_{\beta \beta}$). Однако с помощью процесса мюонного (?) захвата ядрами можно получить экспериментальную информацию о структуре ядер, которая поможет при расчетах ЯМЭ. Одним из таких экспериментов, в котором я принимаю активное участие, является MONUMENT.
— Какие проекты и работы за прошлый и текущий год вы включили в заявку на грант?
В заявку на грант были включены работы, связанные как с экспериментом LEGEND, так и с экспериментом MONUMENT.
В рамках проекта LEGEND, например, это поиск, изучение и применение низкофоновых материалов, а также методик изготовления конструкционных элементов, что необходимо для снижения индекса фона по сравнению с экспериментом GERDA. Подобрав низкофоновый материал, обладающий малой плотностью, и перейдя к применению новых технологий изготовления (таких, как 3D печать), можно заметно уменьшить вклад от элементов конструкции детекторной системы в общий фон. Кроме того, в заявку были включены исследования германиевых детекторов нового типа, обладающих большой массой, но при этом имеющих хорошее энергетическое разрешение и высокую эффективность отбора полезных событий по форме сигнала.
В рамках эксперимента MONUMENT – это участие в обработке данных, полученных в эксперименте по исследованию ?-захвата в 2019 году в PSI (Paul Scherrer Institut, Институт Пауля Шеррера, Швейцария) с целью определения скоростей мюонного захвата. Эти результаты необходимы для оценки применимости той или иной теоретической модели при описании ядерных возбуждений, что является важным, в частности при расчётах ЯМЭ.
— Как вы оцениваете предварительные итоги работ по гранту на 2021 год?
На данный момент выполнен заметно больший объем работ, чем было запланировано в рамках обоих экспериментов. Связано это с тем, что в 2021 году снова стали возможными загранкомандировки, поскольку и LEGEND, и MONUMENT — международные эксперименты в Италии и Швейцарии соответственно. На протяжении всего этого года я принимаю активное участие в подготовке эксперимента LEGEND как во всех этапах работ, связанных с германиевыми детекторами (упаковка детекторов в оправки, тестовая сборка детекторов в гирлянды и др., в том числе с применением изготовленных на 3D-принтере конструкционных элементов из исследованных материалов), так и в создании новой системы активного аргонового вето. Кроме того, я занималась подготовкой и сборкой детектирующей установки на пучке отрицательных мюонов в PSI для эксперимента MONUMENT, в котором сейчас идет набор данных.
— Планируете ли подаваться на грант 2022 года?
Да, я приму участие в конкурсе на соискание грантов на 2022 год. Эксперимент LEGEND находится в стадии активной подготовки к началу набора данных, нам предстоит проделать немало работ для запуска эксперимента. Пучковое время 2021 года для проекта MONUMENT подходит к концу, однако впереди нас ожидает обработка накопленных данных и, конечно, подготовка публикаций. Грант – это стимул двигаться вперед, не отклоняясь от намеченных планов.
News of the laboratory
