23.09.2020

A. А. Смольников "Поиск «стандартных» и «нестандартных» мод ββ-распада и других редких процессов в GERDA, LEGEND и далее везде"

Экспериментальные данные по безнейтринному двойному бета-распаду (0νββ) очень важны для исследования свойств нейтрино и в поиске новой физики за пределами Стандартной модели. Основная цель эксперимента GERDA (GERmanium Detector Array) - поиск 0νββ-распада 76Gе. GERDA достигла беспрецедентно низкого фонового индекса 5•10-4 отсчетов / (кэВ•кг•год) в области искомого сигнала за счет использования открытых германиевых детекторов из обогащенного 76Ge в активной защите из жидкого аргона.

Смольников Анатолий Алексеевич

За общую экспозицию 127,2 кгּ•лет искомый сигнал не наблюдается и установлен новый предел на период полураспада 0νββ для ⁷⁶Ge: T_1/2 > 1,8•10²⁶ лет. Отличные характеристики, достигнутые в GERDA, проложили путь к эксперименту следующего поколения, подготовленному коллаборацией LEGEND. Эксперимент нацелен на увеличение чувствительности по T_1/2 (0νββ) до 10²⁸ лет, или по массе легкого электронного майорановского нейтрино до m_ββ < 17 мэВ. На первом этапе LEGEND-200 используется имеющаяся инфраструктура GERDA в лаборатории LNGS (Италия). Начало набора данных с 200 кг ⁷⁶Ge намечено на 2021 г. Несмотря на то, что поиск 0νββ распада ⁷⁶Ge на основной уровень дочернего ядра ⁷⁶Se является на данный момент главной и наиболее амбициозной целью GERDA и LEGEND, широкий спектр других ββ-мод и механизмов, а также ряд редких процессов, был, есть и будет исследоваться в рамках GERDA и LEGEND, обещая много новых важных результатов.

На семинаре представлен краткий обзор как уже полученных на первых этапах GERDA результатов по «стандартным» и «нестандартным» модам ββ-распада, так и оценка ожидаемых результатов по всей набранной статистике в GERDA Phase-II, а также планируемой чувствительности по всем модам на этапах LEGEND-200 и LEGEND-1000. В рамках семинара к «нестандартным» модам и механизмам ββ-распада можно отнести двухнейтринный и безнейтринный ββ-распад ⁷⁶Ge на возбужденные уровни дочернего ядра ⁷⁶Se, двойной бетараспад с участием майорона 0νββ_χ, 2νββ-распад с примесью бозонного нейтрино, распад с нарушением лоренц-инвариантности 2νββLV и целый ряд других, предлагаемых в различных теоретических моделях. Кроме исследования ββ-распада ⁷⁶Ge, ожидается существенное улучшение предела на период полураспада ³⁶Ar для двойного электронного захвата 0νECEC в результате полного анализа данных GERDA Phase-II. Приведены результаты по поиску трех-нуклонного распада и недавно опубликованные коллаборацией GERDA новые результаты по поиску гипотетических частиц Super-WIMPs. В заключение были обсуждены некоторые общие аспекты стратегии постановки и проведения планируемых экспериментов по двойному бета-распаду.

(В связи с выборами на должность старшего научного сотрудника)

Презентация