Sovjetiskt–amerikanskt galliumexperiment

SAGE ( Sovjet–American Gallium Experiment , eller ibland Russian-American Gallium Experiment ) är ett samarbetsexperiment utarbetat av flera framstående fysiker för att mäta solneutrinoflödet .

Experimentet

SAGE utvecklades för att mäta det radiokemiska solneutrinoflödet baserat på den omvända beta-sönderfallsreaktionen , 71 ^Ga + $\displaystyle +\nu _{e}\rightarrow e^{-}+}$ ⁷¹ Ge . Målet för reaktionen var 50-57 ton flytande galliummetall lagrad djupt (2100 meter) under jorden vid Baksan Neutrino Observatory i Kaukasusbergen i Ryssland . Laboratoriet som innehåller SAGE-experimentet kallas gallium-germanium neutrino telescope ( GGNT ) laboratorium, GGNT är namnet på SAGE experimentapparaten. Ungefär en gång i månaden extraheras den neutrino-inducerade Ge från Ga . ⁷¹ Ge är instabil med avseende på elektroninfångning ( $t_{1/2}=11,43$ dagar) och därför kan mängden extraherat germanium bestämmas utifrån dess aktivitet mätt i liten proportionell räknare .

Experimentet hade börjat mäta solfångsthastigheten för neutrino med ett mål av galliummetall i december 1989 och fortsatte att köras i augusti 2011 med bara några få korta avbrott i tidsperioden. Från och med 2013 beskrevs experimentet som "fortsätts" med de senaste publicerade uppgifterna från augusti 2011. Från och med 2014 uppgavs att SAGE-experimentet fortsätter med extraktionerna en gång i månaden. SAGE-experimentet fortsatte under 2016. Från och med 2017 fortsätter SAGE-experimentet.

Experimentet har mätt solneutrinoflödet i 168 extraktioner mellan januari 1990 och december 2007. Resultatet av experimentet baserat på hela datauppsättningen 1990-2007 är 65,4 +3,1
−3,0 ( stat.)
^+2,6_−2,8 (syst. ) SNU . Detta representerar endast 56%-60% av fångsthastigheten som förutspås av olika standardsolmodeller , som förutsäger 138 SNU. Skillnaden överensstämmer med neutrinoscillationer .

Samarbetet har använt en 518 k Ci ⁵¹ Cr neutrinokälla för att testa den experimentella driften. Energin hos dessa neutriner liknar de solar ⁷ Be neutrinos och gör därför en idealisk kontroll av den experimentella proceduren. Extraktionerna för Cr -experimentet ägde rum mellan januari och maj 1995 och räkningen av proverna pågick till hösten. Resultatet, uttryckt som ett förhållande mellan den uppmätta produktionshastigheten och den förväntade produktionshastigheten, är 1,0 ± 0,15 . Detta indikerar att diskrepansen mellan solmodellens förutsägelser och SAGE-flödesmätningen inte kan vara en experimentell artefakt. Även kalibreringar med en ³⁷ Ar neutrinokälla hade utförts.

Baksan-experiment på sterila övergångar (BÄST)

2014 uppgraderades SAGE-experimentets GGNT-apparat (gallium-germanium neutrino-teleskop) för att utföra ett neutrinoscillationsexperiment med mycket kort baslinje BEST ( Baksan Experiment on Sterile Transitions) med en intensiv artificiell neutrinokälla baserat på ⁵¹ Cr . 2017 färdigställdes BEST-apparaten, men den konstgjorda neutrinokällan saknades. Från och med 2018 var det BÄSTA experimentet på gång. övervägdes ett uppföljande experiment BEST-2 där källan skulle ändras till ⁶⁵ Zn . I juni 2022 släppte BEST-experimentet två artiklar som observerade ett underskott på 20-24 % i produktionen av isotopen germanium som förväntades från reaktionen ⁷¹ Ga $+\nu _{e}\rightarrow e^ {-}+$ ⁷¹ Ge, summerande bevis för den så kallade "Gallium-anomali" som påpekar att en steril neutrinoförklaring kan stämma överens med data.

Medlemmar i SAGE

SAGE leds av följande fysiker :

Vladimir Gavrin (ledare för experimentet från och med 2017)
Georgiy Zatsepin ( Joint Institute for Nuclear Research , Ryssland)
Thomas J. Bowles ( Los Alamos )

Se även

GALLEX /GNO var det andra (av två) stora radiokemiska experiment med gallium-germanium. Den kördes 1991-2003.
Hans Bethe var arkitekten bakom teorin om kärnfusionsreaktioner i stjärnor .
University of Washington spelar en viktig roll i den statistiska analysen av SAGE-data och vid fastställandet av systematiska osäkerheter. De är mycket aktiva i den återstående analysen av Cr-experimentdata såväl som solneutrinodata.

^ Gavrin, VN (oktober 2013). "Bidrag av galliumexperiment till förståelsen av solfysik och neutrinofysik". Atomkärnors fysik . 76 (10): 1238–1243. Bibcode : 2013PAN....76.1238G . doi : 10.1134/S106377881309007X . S2CID 122656176 .
^ "Arkiverad kopia" (PDF) . Arkiverad från originalet (PDF) 2020-10-25 . Hämtad 2018-12-15 . {{ citera webben }} : CS1 underhåll: arkiverad kopia som titel ( länk )
^ "Arkiverad kopia" (PDF) . Arkiverad från originalet (PDF) 2019-05-31 . Hämtad 2019-05-31 . {{ citera webben }} : CS1 underhåll: arkiverad kopia som titel ( länk )
^ "Baksan skalar nya neutrinohöjder – CERN Courier" . 19 maj 2017.
^ Gavrin, V.; Cleveland, B.; Danshin, S.; Elliott, S.; Gorbatjov, V.; Ibragimova, T.; Kalikhov, A.; Knodel, T.; Kozlova, Yu.; Malyshkin, Yu.; Matveev, V.; Mirmov, I.; Nico, J.; Robertson, RGH; Shikhin, A.; Sinclair, D.; Veretenkin, E.; Wilkerson, J. (2015). "Nuvarande status för nytt SAGE-projekt med ⁵¹ Cr neutrinokälla" . Fysik av partiklar och kärnor . 46 (2): 131. Bibcode : 2015PPN....46..131G . doi : 10.1134/S1063779615020100 . OTI 1440431 .
^ "Baksan skalar nya neutrinohöjder – CERN Courier" . 19 maj 2017.
^ Babenko, Maxim; Hejdå, Dennis (2018-07-16). "Neutrinofångarna" . New York Times .
^ Gavrin, VN; Gorbatjov, VV; Ibragimova, TV; Kornoukhov, VN; Dzhanelidze, AA; Zlokazov, SB; Kotelnikov, NA; Izhutov, AL; Mainskov, SV; Pimenov, VV; Borisenko, VP; Kiselev, KB; Tsevelev, MP (2018). "På galliumexperimentet BEST-2 med en ⁶⁵ Zn-källa för att söka efter neutrinoscillationer på en kort baslinje". arXiv : 1807.02977 [ physics.ins-det ].
^ Laboratory, Los Alamos National (2022-06-18). "Djupa underjordiska experimentresultat bekräftar anomali: möjlig ny grundläggande fysik" . SciTechDaily . Hämtad 2022-06-22 .
^ Barinov, VV; Cleveland, BT; Danshin, SN; Ejiri, H.; Elliott, SR; Frekers, D.; Gavrin, VN; Gorbatjov, VV; Gorbunov, DS; Haxton, WC; Ibragimova, TV (2022-06-09). "Resultat från Baksan-experimentet på sterila övergångar (BEST)" . Fysiska granskningsbrev . 128 (23): 232501. arXiv : 2109.11482 . Bibcode : 2022PhRvL.128w2501B . doi : 10.1103/PhysRevLett.128.232501 . PMID 35749172 . S2CID 237605431 .
^ Barinov, VV; Danshin, SN; Gavrin, VN; Gorbatjov, VV; Gorbunov, DS; Ibragimova, TV; Kozlova, Yu. P.; Kravchuk, LV; Kuzminov, VV; Lubsandorzhiev, BK; Malyshkin, Yu. M. (2022-06-09). "Sök efter elektron-neutrino-övergångar till sterila tillstånd i BEST-experimentet" . Fysisk granskning C . 105 (6): 065502. arXiv : 2201.07364 . Bibcode : 2022PhRvC.105f5502B . doi : 10.1103/PhysRevC.105.065502 . S2CID 246035834 .

Litteratur

Abdurahitov, JN; et al. (2009). "Mätning av infångningshastigheten för solneutrino med galliummetall. III. Resultat för dataupptagningsperioden 2002–2007". Fysisk granskning C . 80 (1): 015807. arXiv : 0901.2200 . Bibcode : 2009PhRvC..80a5807A . doi : 10.1103/PhysRevC.80.015807 . S2CID 118782386 .

externa länkar

Webbsidan för experimentet vid University of Washington
Gammal sida (1994) med resultat från experimenten
Några resultat (2001) (på ryska)
Hans Bethe pratar om SAGE (video)
SAGE- experimentpost på INSPIRE-HEP

Koordinater :

[1] Gavrin, VN (oktober 2013). "Bidrag av galliumexperiment till förståelsen av solfysik och neutrinofysik". Atomkärnors fysik . 76 (10): 1238–1243. Bibcode : 2013PAN....76.1238G . doi : 10.1134/S106377881309007X . S2CID 122656176 .

[2] "Arkiverad kopia" (PDF) . Arkiverad från originalet (PDF) 2020-10-25 . Hämtad 2018-12-15 . {{ citera webben }} : CS1 underhåll: arkiverad kopia som titel ( länk )

[3] "Arkiverad kopia" (PDF) . Arkiverad från originalet (PDF) 2019-05-31 . Hämtad 2019-05-31 . {{ citera webben }} : CS1 underhåll: arkiverad kopia som titel ( länk )

[4] "Baksan skalar nya neutrinohöjder – CERN Courier" . 19 maj 2017.

[5] Gavrin, V.; Cleveland, B.; Danshin, S.; Elliott, S.; Gorbatjov, V.; Ibragimova, T.; Kalikhov, A.; Knodel, T.; Kozlova, Yu.; Malyshkin, Yu.; Matveev, V.; Mirmov, I.; Nico, J.; Robertson, RGH; Shikhin, A.; Sinclair, D.; Veretenkin, E.; Wilkerson, J. (2015). "Nuvarande status för nytt SAGE-projekt med ⁵¹ Cr neutrinokälla" . Fysik av partiklar och kärnor . 46 (2): 131. Bibcode : 2015PPN....46..131G . doi : 10.1134/S1063779615020100 . OTI 1440431 .

[6] "Baksan skalar nya neutrinohöjder – CERN Courier" . 19 maj 2017.

[7] Babenko, Maxim; Hejdå, Dennis (2018-07-16). "Neutrinofångarna" . New York Times .

[8] Gavrin, VN; Gorbatjov, VV; Ibragimova, TV; Kornoukhov, VN; Dzhanelidze, AA; Zlokazov, SB; Kotelnikov, NA; Izhutov, AL; Mainskov, SV; Pimenov, VV; Borisenko, VP; Kiselev, KB; Tsevelev, MP (2018). "På galliumexperimentet BEST-2 med en ⁶⁵ Zn-källa för att söka efter neutrinoscillationer på en kort baslinje". arXiv : 1807.02977 [ physics.ins-det ].

[9] Laboratory, Los Alamos National (2022-06-18). "Djupa underjordiska experimentresultat bekräftar anomali: möjlig ny grundläggande fysik" . SciTechDaily . Hämtad 2022-06-22 .

[10] Barinov, VV; Cleveland, BT; Danshin, SN; Ejiri, H.; Elliott, SR; Frekers, D.; Gavrin, VN; Gorbatjov, VV; Gorbunov, DS; Haxton, WC; Ibragimova, TV (2022-06-09). "Resultat från Baksan-experimentet på sterila övergångar (BEST)" . Fysiska granskningsbrev . 128 (23): 232501. arXiv : 2109.11482 . Bibcode : 2022PhRvL.128w2501B . doi : 10.1103/PhysRevLett.128.232501 . PMID 35749172 . S2CID 237605431 .

[11] Barinov, VV; Danshin, SN; Gavrin, VN; Gorbatjov, VV; Gorbunov, DS; Ibragimova, TV; Kozlova, Yu. P.; Kravchuk, LV; Kuzminov, VV; Lubsandorzhiev, BK; Malyshkin, Yu. M. (2022-06-09). "Sök efter elektron-neutrino-övergångar till sterila tillstånd i BEST-experimentet" . Fysisk granskning C . 105 (6): 065502. arXiv : 2201.07364 . Bibcode : 2022PhRvC.105f5502B . doi : 10.1103/PhysRevC.105.065502 . S2CID 246035834 .