4.1. Пониженный по сравнению с теоретическими предсказаниями поток низкоэнергетичных солнечных нейтрино, измеряемый в галлий-германиевым нейтринном эксперименте SAGE, в совокупности с результатами, полученными позднее на других установках, и свидетельствующими о дефиците солнечных нейтрино так же и в высокоэнергетической области спектра, составляют сущность проблемы солнечных нейтрино. Сегодня интерпретация совокупности всех данных возможна как на пути изменения наших представлений об условиях термоядерного синтеза в недрах Солнца, так и на пути пересмотра важнейших гипотез, лежащих в основе теории элементарных частиц.
Для установления истинной причины наблюдаемого дефицита солнечных нейтрино первоочередной задачей на ближайшие годы является снижение неопределенности результатов Галлий-германиевого нейтринного эксперимента с 17% (13 SNU - солнечных нейтринных единиц) по крайней мере 7%(5 SNU).
В результате многолетних усилий, систематическая погрешность результатов измерений на телескопе снижена к настоящему времени до 8%. Величина неопределенности опеределяется статистический ошибкой измерений, величиной потока солнечных нейтрино, и параметрами телескопа - массой галлиевой мишени, эффективностью извлечения и счета атомов германия, фоном систем регистрации и длительностью функционирования телескопа.
В 1997 году для снижения статистической ошибки достигнуты следующие параметры телескопа: фон в К-пике - 0,035 событий в сутки, фон в L-пике - 0,10 событий в сутки, эффективность извлечения атомов германия из галлия - 85% эффективность регистрации извлечения атомов германия - 64%.
С этими параметрами в течение 1997 года выполнено семь сеансов. Измеренная величина потока солнечных нейтрино на сегодняшний день составляет 74 +/- 12 SNU.
4.2.Развит метод пересчета от спектра кратностей к спектру ШАЛ по
полному числу мюонов, который позволяет
прямое сравнение данных, полученных в разных экспериментах с
мюонными группами. Впервые выполнено прямое сравнение данных при
числе мюонов более 1800 и в диапазоне 75 -- 650 . Впервые получен
спектр ШАЛ в диапазоне 75 -- 650. Этот
диапазон соответствует области энергий ПКЛ 2 х 10 exp15 -
2 x 10 exp 17
для протонов и 8 x 10exp14 -8 x 10exp16 для ядер железа.
Объединение данных, полученных
на БПСТ для указанных диапазонов приводит к
выводу, что излом в энергетическом спектре ПКЛ
(при энергии порядка 3 х 10exp15 эВ) происходит
при одинаковой энергии на ядро и что химсостав ПКЛ в области
энергий
10exp15 - 10exp17 эВ близок к составу, наблюдаемому при 10exp14эВ.
Иллюстрация 1 (172 KB)
Иллюстрация 2 (183 KB)
4.3. В рамках международного (Россия - США - Испания) зксперимента
IGEX (International Germanium Experimrnt) - одного из наиболее
чувствительных экспериментов по определению майорановской массы
нейтрино с применением германиевых детекторов из обогащенного
изотопа Ge--76, продолжались измерения в подземной низкофоновой
лаборатории БНО. Эти измерения дали примерно половину общей
статистики событий, набранных в эксперименте. На сегодняшний день
этот эксперимент дает второй в мире результат по ограничению на
массу электронного майорановского нейтрино (< 0.6 эВ).
Иллюстрация (100 KB)
4.4. В эксперименте по поиску частиц - кандидатов на роль Темной Материи во Вселенной, также проводимом в настоящее время в подземной низкофоновой лаборатории БНО , получены лучшие в мире (среди полученных на германиевых детекторах) ограничения, на массы и сечения взаимодействия для Слабо Взаимодействующих Массивных Частиц (WIMP), в частности, Дираковские нейтрино исключены как претенденты на роль Т. М. в области масс от 11 ГэВ до 1.3 ТэВ. Также получены новые результаты по поиску суточных и годовых модуляций потока таких частиц - для апмлитуды суточных модуляций дано ограничение (менее 1.5%) в области энергий 2 - 50 кэВ. Разработан и апробирован новый метод регистрации спин-зависимых неупругих взаимодействий WIMP с возбуждением 13.3 и 66.7 кэВ уровней Ge-73, дающий существенное снижение фона. Впервые получены ограничения на сечение спин-зависимых упругих и неупругих взаимодействий WIMP с ядрами Ge-73. \\
4.5. В рамках этого же эксперимента получен новый результат по стабильности электрона при его возможном исчезновении с К - оболочки ядра независимо от канала распада: время "t" не менее 1.3 х 10 exp 24 лет, (68% C.L.).
4.6.Окончен очередной экспериментальный поиск двухнейтринной моды двойного бета распада Хе-136 с помощью бесстеночных пропорциональных счетчиков высокого давления. Установлено лучшее в мире на настоящий момент ограничение на период полураспада Хе-136 относительно искомой моды: Период полураспада не менее 0.81 х 10 exp 21 лет (90% C.L.)
Полученный результат позволил вплотную приблизиться к нижней границе области современных теоретических предсказаний: (0.82-4.64) х 10exp21 лет
Для перекрытия всей области теоретических предсказаний требуется понизить фон экспериментальной установки примерно в 50 раз.
4.7. Окончен этап поиска двухнейтринного двойного К-захвата изотопа Хе-124 с помощью многонитяных бесстеночных пропорцио- нальных счетчиков высокого давления. В результате измерений с образцами естественного ксенона ( содержание Хе-124 0.096%) впервые в мире получено ограничение на период полураспада относительно этого процесса: не менее 1.9 х 10exp17 лет (68% C.L.)
Чувствительность установки за один год измерений для чистого Хе-124 составляет 9.5 x 10exp20 лет.
4.8.Окончен этап поиска двухнейтринного двойного К-захвата изотопа Кr-78 с помощью многонитяных бесстеночных пропорциональных счетчиков высокого давления. В результате измерений с образцом криптона, обогащенным по Кr-78 до 94%, впервые в мире получено ограничение на период полураспада относительно этого процесса: не менее 1.5 x 10exp20 лет (68% C.L.)
4.9. На основе экспериментального материала, полученного при совместной эксплуатации установок "Андырчи" и ПСТ, получены следующие ррезультаты:
- среднее число мюонов с энергиями >220 ГэВ в ШАЛ с числом частиц 10**5 - 10**7 хорошо согласуется с химическим составом, измеренным на ПСТ для более низких первичных энергий,
- первичный энегетический спектр в этой области имеет степенной характер с показателем 2,52 до излома (1,4 -2,8.10**6) и 3,0 после него.
Исследования на установках ИЯИ РАН на Артемовской научной станции ИЯИ РАН, в лабораториях Монблан и Гран-Сассо
4.10. На Артемовской научной станции проведена модернизация детектора КОЛЛАПС.
Проведен анализ данных, полученных на детекторах
КОЛЛАПС, LSD и LVD с целью поиска нейтринных вспышек от
коллапсирующих звезд в Галактике и Магеллановых облаках с "живым"
временем 95%. Кандидатов на регистрацию нейтринного всплеска не
обнаружено. Совместный анализ результатов крупнейшего
сцинтилляционного детектора LVD и данных других установок дает
возможность получить ограничения на частоту скрытых
гравитационных коллапсов в Галактике и Магеллановых Облаках менее
0.16 год**-1.
Иллюстрация (116 KB)
4.11. На основании анализа углового распределения мюонов, зарегистрированных детектором LVD за 21800 часов:
4.12. При совместном анализе данных детекторов LVD и EAStop впервые измерена зависимость средней энергии высокоэнергичных мюонов (Е>10**12 эВ), генерированных в стволах широких атмосферных ливней, от размера ШАЛ. Показано, что средняя энергия таких мюонов растет с энергией ШАЛ, и измеренная зависимость, чувствительная к составу первичного космического излучения, лучше согласуется со смешанным составом. Таким образом, разработан и экспериментально подтвержден новый метод для изучения состава первичного космического излучения.
4.13. Получены ограничения на потоки мюонов, образованных [g-=гамма-] квантами и нейтрино космических лучей высоких и сверхвысоких энергий от точечных астрофизических источников Cyg X-3 (менее 6,7 * 10exp (-13), Crab (7,4 * 10exp(-13), SS433 (7,1 * 10exp(-13), 3C273 (6,9* 10exp(-13), Geminga (7,6 * 10 exp (-13), Mrk 421 (7,0* 10exp(-13), Her X-1 1.2*10**-12.
4.14. Показано, что потоки мюонов, образованных в процессе прямой генерации мюонных пар гамма-квантами в поле ядра при энергии более 3*10**15 эВ превышают потоки мюонов, обязанных распаду p- и К-мезонов. Энергетический спектр мюонов при этих энергиях становится подобным энергетическому спектру первичных частиц, а при энергиях 10**18 эВ и выше более жестким.
4.15. Получено, что более 38% узких ( r < 50 см) мюонных пар, зарегистрированных подземными детекторами на глубинах более 3000 м.в.э., представляют собой мюонные пары, генерируемые высокоэнергичными мюонами в грунте.
4.16. Рассчитаны характеристики регистрируемых установкой LVD продуктов взаимодействий проникающей компоненты космических лучей (вид частиц, множественность, энергетические спектры, пространственное распределение). С помощью полученных результатов на базе данных 280 тоннолет проведен анализ энергетического спектра нейтронов в диапазоне 20-500 МэВ, которые создают фон в подземных экспериментах по изучению редких событий.
4.17. Обнаружена корреляция между темпом счета в низкоэнергетическом канале установки LVD (выше 0.8 МэВ) и толчками во время эемлетрясений в Центральной Италии, происходившими в сентябре-октябре 1997 года. Данный факт может быть объяснен регистрацией распадов радона, выходящего из горных пород перед и во время землетрясений. Анализ данных продолжается с целью изучения возможности предсказания землетрясений. Изготовлено 40 сцинтилляционых полуторакубовых детекторов для 2-ой башни LVD. Произведена наладка детекторов 5-го, 6-го и 7-го этажей этой башни.
4.18 Совместно с ИФХ РАН и Лабораторией Гран-Сассо (Италия) начата подготовка эксперимента по исследованию магнитного момента нейтрино на уровне 10Е-10 - 10Е-11 магнетона Бора, где в качестве источника антинейтрино будет использован искусственный источник на основе долгоживущегоизотопа Pm-147 активностью 5 МКи. В качестве детектора будет использоваться сборка детекторов NaI (120 кг.), установленная в подземной лаборатории Гран-Сассо. В 1997году подготовлен технический проект эксперимента, измерено содержание наиболее опасного гамма-излучающего изотопа Pm-146, разработан метод глубокой очистки соли NaI от примеси K, Rb и Sr, и определения на примеси Rb уровне 10Е-10 г/г, примеси 226Ra на уровне 10Е-12 гU/г, выполнен расчет содержания долгоживущих радиоактивных изотопов, образующихся в NaI под действием космического излучения на уровне моря.
4.19.На Байкальской нейтринной станции ИЯИ РАН выделено 9 нейтринных событий, что подтвердило теоретически предсказанный темп счета. Полученный результат позволяет установить верхнее ограничение на поток мюонов от эффекта аннигиляции массивных частиц темной материи (нейтралино) в центре Земли - 6х10 exp (-14) см *(-2) c*(-1). Осуществлен монтаж 48 новых оптических и 16 электронных модулей и сегодня подводный нейтринный телескоп функционирует в составе 144 модулей.
Получены оптические характеристики воды Байкала для длины волны 480нм:
длина поглощения - 21-23 м, асимптотическая длина затухания - 17-17,6м.
Иллюстрация (165 KB)