Выписка из протокола заседания межведомственной рабочей группы по

Выписка из протокола заседания межведомственной рабочей группы по научной инфраструктуре от 26 апреля 2011 г. О рассмотрении материалов по проектам мегасайенс к заседанию Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям по вопросу «О развитии научной инфраструктуры в Российской Федерации» Заслушав и обсудив информацию…… рабочая группа решила: ………. . Рекомендовать Минобрнауки России совместно с Российской Академией наук проработать вопрос о целесообразности и возможности модернизации Байкальского глубоководного нейтринного телескопа и Баксанского подземного детектора геонейтрино

СОДЕРЖАНИЕ • О создании новой нейтринной лаборатории на Калининской АЭС • О нейтринных исследованиях на исследовательских реакторах • О производстве изотопно-обогащенных материалов • Об участии российских институтов в международных экспериментах

Эксперименты на реакторах Фундаментальные и прикладные исследования на Калининской АЭС проводятся ИТЭФ и ОИЯИ: Эксперимент GEMMA - поиск магнитного момента нейтрино Эксперимент DANSS : поиск осцилляций в стерильные нейтрино контроль работы АЭС по потокам и спектрам нейтрино (задачи МАГАТЭ) Эксперименты на исследовательских реакторах: измерения потоков и спектров нейтрино и сравнение с теорией Поиск осцилляций в стерильные нейтрино

Задачи Лаборатории на КАЭС Создание общей базы с уникальными возможностями для : Проведения фундаментальных исследований характеристик нейтрино в реакторных экспериментах (магнитный момент, процессы рассеяния, поиск стерильных нейтрино и другие) Разработки новых методов регистрации нейтрино и создание на их основе новых нейтринных детекторов Проведения прикладных исследований внутри реакторных процессов с помощью антинейтрино для ядерной энергетики, непрерывное измерение мощности реактора и степени выгорания топлива Создания компактных детекторов антинейтрино для дистанционного контроля наработки и несанкционированного отбора плутония в процессе работы реактора в реальном времени для предотвращения распространения ядерного оружия

JINR (Dubna) + ITEP (Moscow) GEMMA Germanium Experiment on searching for the Magnetic Moment of the reactor Antineutrino Overburden (reactor, equipment, etc. ): ~70 m of W. E. Reactor #2 of the Kalinin NPP (400 km North from Moscow) Technological room just under reactor 13. 9 m only! 2. 7 1013 /cm 2/s Power: 3 GWth ON: 315 days/yr OFF: 50 days/yr

GEMMA Results and Prospects 1. 5 kg, 14 m Phase-1: Phases 1+2: Phases 1+2+3: μ ≤ 5. 8× 10– 11 μB μ ≤ 3. 2× 10– 11 μB μ ≤ 2. 9× 10– 11 μB New Phase (6 kg, 10 m): μ ≤ 1. 0× 10– 11 μB

DANSS Plast. scnt. (µ-shield) CH 2 + B (n-shield) Pb ( -shield) Segmental solid plastic scintillator (2500 cells) Sensitive volume=1 m 3 Cu (carriage frames = -shield)

Expected parameters: Sensitive volume: Total mass: Composition: 1 m 3 13 t + lift + … 5 sections (1 m × 0. 2 m) of (5 X + 5 Y) modules = 2500 cells { 1 module = 5 × 10 = 50 cells } IBD detection efficiency: ~72% Count rate: ~104 IBD-events/day @11 m Background: 40 -50 events/day Energy resolution: σ ≤ 30% @ E = 4 Me. V Due date: section № 0 – Feb 2010 sections № 1 -4 lifting gear + shielding – 2012 -13

Работы на исследовательских реакторах: ИР-8, ВВР-М, СМ-3, ПИК Развитие спектрометрии реакторных антинейтрино: - измерение бета-спектров смесей осколков деления изотопов 235 U, 238 U, 239 Pu, 241 Pu - дальнейшая разработка процедуры конверсии бета-спектров. Новый эксперимент на реакторе ИР-8 в Курчатовском институте, 2012 год

Работы на исследовательских реакторах: ИР-8, ВВР-М, СМ-3, ПИК Поиски стерильных нейтрино Проект для реактора СМ-3 ПИЯФ, КИ, ИФВЭ, ВНИИАР Проект для реактора ПИК ПИЯФ, КИ, СПб. ГУ, ИФХ РАН и др. Поиск эффектов нарушения фундаментальных симметрий Поиски ЭДМ нейтрона и электрона, поиски нарушений СР- и Т-инвариантности в ядерных γ-переходах, в атомах и в молекулах

Разделение изотопов в НИЦ «Курчатовский институт» AVLIS stands for Atomic Vapor Laser Isotope Selection Molecular Laser Isotope Selection Centrifugal separation of isotopes Plasma method of isotope separation based on ion-cyclotron resonance Rectification technology of carbon enrichment 76 Ge, 82 Se, 100 Mo, 116 Cd, 130 Xe, 150 Nd

Развитие технологии обогащения Nd Метод лазерного разделения изотопов в атомном паре (AVLIS) Проект промышленной установки Цель – 100 кг Nd-150 60 -70% примеси ~ 10 -12 г/г 1. Испарения атомов через объем лазерного излучения. 2. Селективная фотоионизация 3. Ионизированные атомы Nd-150 собираются на коллектор электрическим полем 4. Остальные атомы (оставшиеся нейтральными) приходят на коллектор отходов. Мощность лазеров накачки – 1000 Вт Мощность лазеров на красителях – 500 Вт Производительность 10 г/сутки Стоимость разработки и строительства – 5 млн. $ Срок создания – 2 года

Схема 2 -зонного Ga эксперимента с 51 Cr (3 MCi) источником Мишень: 50 т металлического Ga Массы в зонах: 8 т and 42 т Ср. длина пробега в каждой зоне : <L> = 55 см σ – сечение захвата{5. 8× 10 -45 cm 2 [Bahcall]} Скорость захвата в каждой зоне в начале 1 -го облучения: 64. 5 ат. /день Преимущества: • Доказательства проявления очень компактный почти монохроматический нестандартных свойств нейтрино : источник “чистых” νe хорошо известной активности; • существенное различие между на двух скорости захвата ● независимые измерения источника; различных расстояниях от величинами скоростей захвата в зонах • плотная металлическая Ga мишень обеспечивает высокую скорость взаимодействия и хорошую статистическую точность; ● средняя скорость захвата в обеих зонах sin 2(2 ) = 0. 3 будетпроцедуры хорошо изучены и применяются в • все значительно ниже ожидаемой солнечном скоростиэксперименте и в предыдущих экспериментах с источниками; • отсутствие фона и неопределенностей, связанных с неточным знанием нейтринного спектра, обеспечат простоту интерпретации результатов

Windowless Gaseous Tritium Source

Установка «Троицк ню-масс» является единственной установкой, позволяющей исследовать систематические эффекты в безоконном тритиевом источнике (KATRIN: начало набора статистики планируется на 2015 -2016 гг. ): 1. Плазменные эффекты 2. Эффекты объёмного заряда, радиоактивкый 83 Kr, тритиевое наполнение 3. Рекомбинация электронов 4. Потери энергии электронами в протии-H 2 и тритии-T 2 5. Электрон/заряженный ион, прохождение в магнитной транспортной системе В 2012 -2013 годах планируется провести исследования по пунктам 1 -4

В группе прорабатывается новое направление исследований – прямое измерение возможного вклада и оценка массы стерильных нейтрино в К-захвате и бета-распаде Наличие уникального спектрометра позволяет проводить оценки вклада стерильных нейтрино в кэ. В-ном диапазоне масс, неосуществимые в осцилляционных экспериментах. По старым данным измерения спектра электронов в распаде трития, проведена оценка верхней границы вероятности существования тяжёлого нейтрино в диапазоне масс 2 -100 э. В. Статья подготовлена к публикации

BOREXINO – низкофоновый экспериментальный комплекс в Гран Сассо ОИЯИ – НИЦ КИ – ПИЯФ – НИИЯФ Экспериментальный комплекс: - два детектора (Borexino, 4 кт и CTF, 1 кт), - заводы по очистке жидкостей и газов, - установки синтеза ультра чистых жидкостей, - два электронных измерительных комплекса, - вспомогательные детекторы и устройства.

BOREXINO - результаты. Солнечные нейтрино. Нейтрино от ускорителя прецизионные измерения 7 Be-нейтрино (862 кэ. В), Осцилляции в вакууме и веществе измерение асимметрии день/ночь потока (862 кэ. В), измерение потока 8 B-нейтрино с порога 3 Мэ. В, первое измерение pep-нейтрино (1442 кэ. В), новое ограничение на потоки нейтрино CNO-цикла. Скорость распространения нейтрино: Эксперимент (2010 -2011 гг. ) точность (1. 6 ± 0. 3)× 108 Borexino ~20% (4. 87 ± 0. 24)× 109 Borexino ~ 5% (5. 2 ± 0. 2)× 106 ~ 4% < 7. 4 × 108 SNO, SK, Bx, KL Borexino

Kam. Land и BOREXINO - результаты. Гео-нейтрино W = 44 1 ТВт Детектор Kam. LAND BOREXINO (03. 02 11. 09) 2135 дней (12. 07 12. 09) 537 дней 200 км 1000 км 841 21 484. 7± 26. 5 244. 7± 18. 4 10, 7 +4. 3/– 3. 4 0. 42 ± 0. 06 Число геонейтрино 111 -43 9. 9 +4. 1/ – 3. 4 Скорость счета геонейтрино на 100 тонн мишени в год 2, 7 +1, 1/-1, 0 3. 9 +1, 6/ – 1. 3 Период набора данных Расстояние детектора до АЭС Полное число зарегистрированных событий, среди которых: - событий от реакторов, - фоновые события Потоки геонейтрино, 1/см 2×с +45/ Wр/а=(20± 9) ТВт Wгео-реактор<3 ТВт (4, 3 +1, 2/ ) × 106 (7, 1 +2, 9/ ) × 106

Измерение 13 в эксперименте Дая Бэй (с участием ОИЯИ) Absolute Reactor Flux: Largest uncertainty in previous measurements Relative Measurement: Multiple detectors removes absolute uncertainty First proposed by L. A. Mikaelyan and V. V. Sinev, Phys. Atomic Nucl. 63 1002 (2000) Most precise measurement of sin 22θ 13 to date. sin 22θ 13 = 0. 089 ± 0. 010 (stat) ± 0. 005 (syst)

Эксперимент T 2 K Нейтринный пучок на ускорительном комплексе JPARC, Япония SMRD Вклад ИЯИ SMRD детектор - Эксперимент начал набор статистики в 2010 г. - Планируется набор данных для интегрального потока 8 х1021 протонов на мишени

Т 2 К: результаты и планы Наблюдение осцилляций е 10 e событий зарегистрировано в Супер. Камиоканде (2. 73 0. 37 событий ожидались, если 13=0) p-value = 0. 0008 (3. 2 ) sin 22 13=0. 104 + 0. 060 – 0. 045 для m 223 = 2. 4 x 10 -3 e. V 2, =0, 23 = /4 Осцилляции μ Эффект наблюден на уровне 4. 5σ sin 2(2θ 23)>0. 85 2. 1 x 10 -3 < Δm 223 (e. V 2) < 3. 1 x 10 -3 (90% CL) Ближайшие планы - CP нарушение в лептонном секторе (измерения с нейтрино и антинейтрино) - иерархия масс 12 May 2012 прецизионные измерения осцилляционных параметров Yu. Kudenko INR RAS -

Поиски безнейтринного двойного бета-распада Текущие результаты Изотоп T 1/2 |<m>|, e. V Проект 76 Ge T 1/2>1. 2· 1025 <0, 7 HM, IGEX 100 Mo T 1/2>1. 1· 1024 < 0, 8 NEMO-3 130 Te T 1/2>2. 8· 1024 < 0, 8 CUORICINO Новое поколение экспериментов – улучшение чувствительности до |<m>|~ 0. 01 -0, 1 e. V Изотоп Q (ke. V) Содержание (%) Проект 76 Ge 2039 7, 8 GERDA, MAJORANA 82 Se 2995 9, 2 Super. NEMO 100 Mo 3034 9, 6 MOON 130 Te 2529 34, 5 CUORE 136 Xe 2479 8, 9 EXO, Kam. Land-Zen, XMASS 150 Nd 3367 5, 6 SNO+, Super. NEMO, Borexino, Неодим

Установка GERDA, расположена в лаборатории Gran-Sasso. Фаза I – 14. 64 кг обогащенного Ge. Экспозиция (июнь 2012) – 6. 1 кг. год Результат Клабдора будет превзойден весной 2013 года

GERDA result - 2ν 2β decay of 76 Ge 2ν 2β, 42 K, 40 K, 214 Bi, 39 Ar, 228 Th

Dark. Side – двух фазный LAr детектор + низкофоновый комплекс Борексино Италия США Россия: НИЦ КИ, ОИЯИ, ПИЯФ, ИТЭФ, НИИЯФ МГУ

Создание российской экспериментальной базы - платформы нового поколения детекторов Проект РЭД «Российский Эмиссионный Детектор» ИТЭФ, МИФИ, КИ, ПИЯФ, НИИЯФ МГУ, ИЯФ СО, ИЯИ (? ) Разработка масштабных (100 -3000 кг) двухфазных ксеноновых детекторов для поисков Темной материи. 2 -я фаза поиск Темной материи 1 -я фаза ν-N когерентное рассеяние Ближайшая цель Постановка на реакторе МИФИ эксперимента по изучению рассеяния нейтронов на ядрах ксенона и определение отклика эмиссионного детектора в неизученной области энергий ядер отдачи ксенона менее 4 кэ. В.

Dark Matter WIMP search in EDELWEISS experiment 10 кг HPGe experiment in Modane Best limit: σ(W-N) ≤ 4. 4 x 10− 8 pb , (MW = 85 Ge. V, 90%CL) was obtained. To improve further this limit the problem with background is investigated.