Исследование эффекта упругого когерентного рассеяния электронных антинейтрино на ядрах ксенона

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-12-00135

НазваниеИсследование эффекта упругого когерентного рассеяния электронных антинейтрино на ядрах ксенона

Руководитель Болоздыня Александр Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" , г Москва

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-101 - Физика элементарных частиц

Ключевые слова нейтрино, когерентное рассеяние, тяжёлое ядро, ксенон, мониторинг, ядерный реактор, сечение взаимодействия

Код ГРНТИ29.05.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Целью проекта является исследование процесса упругого когерентного рассеяния электронных антинейтрино на ядрах ксенона в эксперименте на энергетическом ядерном реакторе. Процесс упругого когерентного рассеяния нейтрино (УКРН) был обнаружен в 2017 году в эксперименте международной коллаборации COHERENT, в состав которой входят и исполнители данного проекта, на сильноточном ускорительном источнике нейтронов Spallation Neutron Source, который генерирует смесь нейтрино трёх типов с относительно высокой энергией (до 50 МэВ). Теперь стоит задача детального исследования процесса с помощью нейтрино определенного типа. В данном проекте предлагается для регистрации УКРН использовать двухфазный эмиссионный детектор РЭД-100, содержащий 200 кг жидкого ксенона в качестве рабочего вещества, который был построен объединенной группой физиков, входящих в состав данного проекта, в НИЯУ МИФИ в 2011-2015 гг., благодаря гранту правительства РФ по постановлению №220. В настоящее время детектор проходит наладочные работы в межкафедральной лаборатории экспериментальной ядерной физики НИЯУ МИФИ (ЛЭЯФ, http://enpl.mephi.ru/). Для проведения эксперимента предполагается установить детектор РЭД-100 на блоке №3 Калининской АЭС (г. Удомля Тверской обл.). Техническая возможность постановки такого эксперимента подтверждается компьютерным моделированием (п.4.14) и протоколом, подписанным представителями данной научной группы с администрацией Калининской АЭС в 2016 году (п.4.15). Проект лежит в русле сотрудничества организаций, к которым относятся исполнители данного проекта, что подтверждено соответствующим соглашением о научно-техническом сотрудничестве по созданию установок для регистрации и исследования свойств нейтрино и развитию перспективных технологий регистрации нейтрино и других частиц и излучений (п.4.15). Актуальность проекта подтверждается тем, что в настоящее время международное научное сообщество прикладывает значительные усилия для исследования эффекта когерентного рассеяния нейтрино на тяжёлых ядрах, отличающегося значительным сечением взаимодействия, пропорциональным квадрату числа нейтронов в ядре. Ожидается, что эксперименты нового поколения по прямой регистрации тёмной материи с помощью детекторов с массой рабочего вещества несколько тонн (например, эксперимент LZ) смогут регистрировать когерентное рассеяние солнечных нейтрино. Значимость ожидаемых результатов подтверждается тем, что процесс УКРН является чувствительным пробником новых физических процессов за пределами Стандартной модели, о существовании которых уже существуют косвенные указания. В результате выполнения предлагаемого проекта будет исследовано фундаментальное явление упругого когерентного рассеяния нейтрино на массивных ядрах ксенона и отработана новая технология регистрации нейтрино, которая может использоваться для независимого мониторинга активной зоны ядерных реакторов, например, в интересах МАГАТЭ, с помощью относительно компактных, недорогих и мобильных приборов. Ключевым фактором является то обстоятельство, что в НИЯУ МИФИ уже построен уникальный детектор, чувствительный к одиночным электронам, использующий эмиссионный принцип детектирования ионизующих частиц, также предложенный в свое время в МИФИ, и в настоящее время широко используемый в мире в экспериментах по прямой регистрации частиц тёмной материи. У научного коллектива есть опыт в создании и эксплуатации физических установок для получения уникальных физических результатов, включая участие в международных экспериментах LZ, LUX, XENON, ZEPLIN, CDMS, DarkSide по поиску тёмной материи во Вселенной, EXO-200 по поиску двойного безнейтринного бета-распада, нейтринного детектора BOREXINO, а также в физике высоких энергий на установках ATLAS и ALICE в ЦЕРНе. Работающая на реакторном источнике нейтрино экспериментальная установка РЭД-100 будет служить центром превосходства в области нейтринной физики и может использоваться для привлечения сотрудничества с мировым научным сообществом в области физики нейтрино. В частности, уже достигнута предварительная договоренность о сотрудничестве в этой области с международной коллаборацией COHERENT, в состав которой входят представители 14 университетов России, Южной Кореи и США, а также с группой физиков-теоретиков во главе с проф. Сергеем Коваленко в Техническом университете Федерико Санта Марии (город Вальпараисо, Чили).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Бобков С.В., Болоздыня А.И. Synthesis of Titanium Nanoparticles in Liquid Xenon by a High-Voltage Discharge Technical Physics Letters, Vol. 44, No. 7, pp. 637-639 (год публикации - 2018)

2. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Болоздыня А.И., Ефременко Ю.В., Коновалов А.М., Кумпан А.В., Рудик Д.Г., Сосновцев В.В., Хромов А.В., Шакиров А.В. Упругое когерентное рассеяние нейтрино на атомном ядре – недавно обнаруженный тип взаимодействия нейтрино низких энергий Успехи физических наук (год публикации - 2018)
10.3367/UFNr.2018.05.038356

3. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Болоздыня А.И. и др. An Integral Method for Processing Xenon Used as a Working Medium in the RED-100 Two-Phase Emission Detector, An Integral Method for Processing Xenon Used as a Working Medium in the RED-100 Two-Phase Emission Detector Instruments and Experimental Techniques, Volume 62, Issue 4, Pages 457-463 (год публикации - 2019)
10.1134/S002044121904002X

4. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Болоздыня А.И., Ефременко Ю.В., Коновалов А.М., Кумпан А.В., Рудик Д.Г., Сосновцев В.В., Хромов А.В., Шакиров А.В. Упругое когерентное рассеяние нейтрино на атомном ядре — недавно обнаруженный тип взаимодействия нейтрино низких энергий Успехи Физических Наук, том 189, номер 2, стр. 173-186 (год публикации - 2019)
10.3367/UFNr.2018.05.038356

5. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Бобков С.В. и др. Synthesis of Titanium Nanoparticles in Liquid Xenon by a High-Voltage Discharge Technical Physics Letters, Volume 44, Issue 7, Pages 637-639 (год публикации - 2018)
10.1134/S1063785018070179

6. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Болоздыня А.И. и др. Two-phase Emission Liquid Xenon Detector RED-100 for Observation of Reactor Neutrino Coherent Scattering off Xenon Nuclei ЛЭЯФ НИЯУ МИФИ. Сборник трудов. Выпуск 3. Москва: НИЯУ МИФИ, стр. 5-33 (год публикации - 2019)

7. Болоздыня А.И. Review of two-phase emission detectors R&D Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)
10.1088/issn.1742-6596

8. Акимов Д.Ю., Белов В.А., Болоздыня А.И. и др. First ground-level laboratory test of the two-phase xenon emission detector RED-100 Journal of Instrumentation, 2020 JINST 15 P02020 (год публикации - 2020)
10.1088/1748-0221/15/02/P02020

9. Акимов Д.Ю., Александров И.С., Белов В.А. и др. Пассивная защита нейтринного детектора РЭД-100 Приборы и техника эксперимента (год публикации - 2021)

10. Акимов Д., Болоздыня А.И., Бузулуцков А.Ф., Чепель В.И. Two-phase emission detectors World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 5 Toh Tuck Link, Singapore 596224 (год публикации - 2021)

11. авторы не указаны Российские ученый разработали детектор для регистрации нейтрино интернет издание "Атомная Энергия 2.0" (год публикации - 2020)

12. авторы не указаны КАЭС стала площадкой для детектора для регистрации потока нейтрино РЭД-100 интернет-изданиие "АиФ-Тверь" (год публикации - 2021)

13. не указаны Российский детектор нейтрино подготовили для испытаний на АЭС. https://nauka.tass.ru/nauka/7088339 (2019) интернет издание ТАСС (год публикации - )

14. не указаны Нейтринный контроль Газета "Страна РОСАТОМ", №29 (493), стр.2 (год публикации - 2021)

Публикации

7. Болоздыня А.И. Review of two-phase emission detectors R&D Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)
10.1088/issn.1742-6596

14. не указаны Нейтринный контроль Газета "Страна РОСАТОМ", №29 (493), стр.2 (год публикации - 2021)

Публикации

7. Болоздыня А.И. Review of two-phase emission detectors R&D Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)
10.1088/issn.1742-6596

14. не указаны Нейтринный контроль Газета "Страна РОСАТОМ", №29 (493), стр.2 (год публикации - 2021)