24.06.2021

Константин Гусев "Эксперимент LEGEND: поиск двойного безнейтринного бета-распада с германиевыми детекторами"

Экспериментальное подтверждение существования нейтринных осцилляций позволило доказать наличие массы у нейтрино. Однако принципиальный вопрос о его природе (является ли нейтрино частицей Майораны или Дирака) до сих пор не получил ответа. Эксперименты по поиску двойного безнейтринного бета-распада (0νββ) призваны помочь в разрешении этой важнейшей проблемы. В данном процессе изменяется лептонное число, поэтому он однозначно запрещен в доминирующей в настоящее время Стандартной модели (СМ) электрослабого взаимодействия. Таким образом, регистрация 0νββ распада будет безусловным подтверждением наличия «новой физики» за пределами СМ.

Гусев Константин Николаевич

Аппаратурная сигнатура 0νββ распада – это узкий пик с энергией, эквивалентной энергии распада в суммарном электронном спектре. Поэтому энергетическое разрешение детектора имеет решающее значение, а значит, эксперименты, в которых используются полупроводниковые детекторы, обладают несомненным преимуществом.

Эксперимент нового поколения LEGEND (Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless double beta Decay), являющийся преемником проектов GERDA и Majorana, направлен на поиск 0νββ распада изотопа Ge-76. В эксперименте применяются полупроводниковые детекторы, изготовленные из особо чистого германия, обогащенного изотопом ⁷⁶Ge. Таким образом, детектор одновременно является источником искомых событий. Детекторы погружены в криостат, заполненный жидким аргоном, который не только охлаждает детекторы до необходимой температуры, но и служит дополнительной пассивной и активной защитой от внешнего радиоактивного фона. Предусмотрено как минимум две фазы проекта. В первой из них (LEGEND-200) планируется использовать около 200 кг германиевых детекторов, обогащенных изотопом ⁷⁶Ge, и достичь чувствительности в 10²⁷ лет, во второй (LEGEND-1000) – около 1 т и 10²⁸ лет соответственно.

На семинаре будет дан краткий обзор экспериментов по поиску 0νββ распада, рассмотрен статус первой фазы проекта LEGEND-200, которую планируется запустить уже в конце 2021 года, а также описан предварительный дизайн установки LEGEND-1000.

Презентация