30.11.2022

Новости эксперимента LEGEND из Гран-Сассо: установлен 101 германиевый детектор!

Осенью сотрудники ЛЯП ОИЯИ вернулись в Национальную лабораторию Гран-Сассо (Италия), чтобы продолжить установку детекторов из обогащенного Ge-76 в эксперименте LEGEND. Были проведены подготовительные работы, необходимые для полномасштабного запуска эксперимента. Заново осуществлен монтаж системы активного аргонового вето и всех имеющихся на сегодняшний день детекторов из Ge-76. Все операции проводились при непосредственном участии наших специалистов.

Гусев Константин Николаевич

Зинатулина Дания Раушановна

Румянцева Надежда Сергеевна

Шевчик Егор Андреевич

Запуск эксперимента LEGEND летом 2022 года с четырьмя гирляндами детекторов из германия (~60 кг) позволил оценить работоспособность всех его элементов: детекторов, активного аргонового вето, электроники, систем накопления и анализа потока данных. Результат тестирования удовлетворил коллаборацию, и в октябре было решено остановить набор данных. Установка была размонтирована для проведения подготовки полномасштабного старта LEGEND (добавление недостающих кабелей, монтаж всей детекторной электроники, ремонт неисправных каналов и т. д.). Сотрудники ОИЯИ приняли активное участие на всех этапах работ. Зачастую их роль была определяющей. Например, научный сотрудник нашего отдела Надежда Румянцева, помимо задач, связанных с монтажом детекторов в капсюли и гирлянды, отвечала за восстановление неработающих каналов сбора света в системе активного аргонового вето, а именно массивов кремниевых фотоумножителей.

После успешного завершения подготовительных операций мы вновь приступили к сборке установки, уже со значительно большим количеством детекторов. В течение недели объединенной группой ученых были выполнены следующие работы:

смонтирована внутренняя часть аргонового вето;
собраны 10 гирлянд обогащенных германиевых детекторов;
нейлоновые кожухи, изготовленные специалистами ОИЯИ, надеты на гирлянды;
собрана внешняя часть активного вето;

Итак, на сегодняшний день в эксперименте установлен 101 германиевый детектор. Масса обогащенного изотопа Ge-76 впервые превысила 100 кг и составила ~140 кг! Для сравнения: в финальной фазе предшествующего эксперимента GERDA, сумевшего поставить наилучший предел на период полураспада двойного безнейтринного бета-распада в 1026 лет, измерялся всего 41 детектор с общей массой ~40 кг. В другом германиевом проекте, MAJORANA, общая масса составляла около 30 кг. В эксперименте LEGEND используются детекторы из GERDA (типа BEGe) и MAJORANA (типа PPC). И в том и в другом случае масса детектора не превышает 1 кг. Заметно увеличить количество исследуемого изотопа в LEGEND-200 позволило применение инновационных детекторов типа ICPC, масса которых доходит до 4 кг, а в среднем составляет более 2 кг. Во второй фазе эксперимента, LEGEND-1000, планируется использовать только детекторы данного типа.

В следующем году, когда изготовят оставшиеся детекторы, они будут добавлены в установку, чтобы довести массу Ge-76 до финального значения в 200 кг. А затем, после 5 лет набора данных, мы планируем достичь расчетной чувствительности LEGEND-200 к двойному безнейтринному бета-распаду в 1027 лет.

Сотрудники ЛЯП ОИЯИ:

Константин Гусев, Дания Зинатулина, Надежда Румянцева, Егор Шевчик