О.Г.Ряжская

Нейтрино от коллапсирующих

звезд

)~(

)~(

)~(

ee

P,, A

0 0, , ,,

K Kp n

eEAS

, ,( )

.emeshower

?

Нейтрино от точечных источников

Солнечные нейтрино

Группы мюонов

( )

0, ,,

hadronicshower

Кp n

,( ),

Адронный ливень

Под землей можно изучать космические лучи на основе исследования их проникающей

компоненты

LVD, located in the hall A of the LNGS, is a neutrino observatory mainly designed to study low energy neutrinos from gravitational stellar collapses. It is in operation since 1992, under different larger configurations. The final upgrade took place in 2001, when LVD became fully operational, with an active mass M=1000 t. LVD consists of an array of 840 scintillator counters and arranged in a compact and modular geometry.

1m

1m

1.5m

8765

43

1 2

12 MM

222 , JM

12 111, JM

Вращающийся коллапсар

e

Вид сбоку

Через 5 часов

Модель двухступенчатого гравитационного коллапса[Имшенник В.С., Space Sci Rev, 74, 325-334 (1995)]

В течение ~5h гравитационные волны уносят угловой момент J

Взрыв SN 1987A!

IMB, KII,

Взрыв при M2 0.1 Msun

12 MM 12

M2 уменьшается

M1 растет

=> коллапс

LSD

Взрыв звезды малой массы Взрыв звезды малой массы ММ22 и коллапс и коллапс звезды большой массы звезды большой массы ММ11 могут происходить могут происходить не одновременно. В связи с этим возможно не одновременно. В связи с этим возможно получить три нейтринных всплеска.получить три нейтринных всплеска.

Для рассмотрения возможности генерации Для рассмотрения возможности генерации нейтрино в момент взрыва звезды малой нейтрино в момент взрыва звезды малой массы необходимо измерить сечение массы необходимо измерить сечение взаимодействия взаимодействия 56Fe+56Fe при энергии ядра при энергии ядра ~300 ~300 МэВ. Этот эксперимент планируется МэВ. Этот эксперимент планируется провести в 2006 г. в провести в 2006 г. в ОИЯИ ОИЯИ (Дубна).(Дубна).

Tc~5x1012

KTc~5x1010

K

The difference of neutrino emission in the standard model and in the model of rotating

collapsar.

MeVE

MeVE

MeVE

e

e

)2520(

10

12

~,,~,

~

The main reaction:

MeVE

nep e

)4030(

e~

~

~ 314106.2~ cmg

erg53~, 103.5 erg

eee

52~, 109.8

ee

ee

e

DetectorDepthm.w.e

Mass,ktons

Thre-shold,MeV

EfficiencyNumber of

events Back-ground

s-1

ArteomovskASD

Russia570

0.1CnH2n

5 0.97 0.8 0.85 57 2.1 9.5 0.16

BaksanBUST

Russia

850 0.13(0.2)CnH2n

10 0.6 - 0.2 45(67)

1.4(2.2)

2.8(4.3)

0.013(0.033)

KamLAND USA

Japan 2700

1.CnH2n

~ 4-

500 2230054

Gran SassoLVD

Italy,Russia

3300

0.95Fe1.1

CnH2n

4 – 6 0.9 0.6 0.5-

550

470

24

300

60< 0.1

KamiokaSuper-K

Japan,USA2700

22.5H2O

5.5 0.7 - --

6000

750

220-

SNOCanada 6000

1.4H2O

1 D2O5 530

37770

C12,

eipe~ne Ae Ce

Результаты Результаты LVD:LVD: нейтроны нейтроны

nth

p

n

np-capture

(2.2MeV)

(~7MeV)p

nth0

n

e+e-

-

+

один. мюон <n>=0.155

пучок мюонов (k) <n>=0.547

на 1 мюон (k=3.54) <n>=0.154

каскад <n>=2.03

Возможность зарегистрировать редкое событие в значительной степени зависит от фоновых условий. Важный источник фона - нейтроны.

ANS

ANSLVD En>20MeV

Mont Bl

ANS

LVDEn>0MeV

<n>∞<Eµ>0.75 (R.Z.,1965)

• Одиночные события

Множественные события

мюонымюоны 0-4 0-4 MeVMeV

4-12 4-12 MeVMeV

N. of N. of ev. ev. нейтрнейтронон

Nn/Nn/evev..

nnFe,scFe,sc ((cmcm22/g)/g)

nnsc sc

(cm(cm22/g)/g)

Одиноч.Одиноч.1µ1µ

722947229457045704 11241124 68286828 0.1550.155 3.063.061010

-4-4 1.841.841100-4-4

Мюонные Мюонные пучкипучки

2350223502

66116611 12111211 78227822 0.5470.547 10.8510.851100-4-4

6.516.511100-4-4

kkµµ (k=3.54)(k=3.54)

8326483264

0.1540.154 1.841.841100-4-4

КаскадыКаскады

19603196032059205977

35803580 2417241777

2.032.03 -- --

ВсегоВсего

1167101167103342334233

61486148 3957395711

0.5570.557 11111010-4-4 6.66.61010-4-4

δ=0.07

На 1 (все процессы) 4.3810-4

Распадd=2.22s

Распад<>=2.04s

Захват

Распадd=2.22s

Распад<>=0.206s

Захват

Регистрация:

Fed

Fec

scd

scd NNNN ,),(

Получение зарядового

отношения мюонов для E>1 ТэВ

scN

FeN

FeN

scN

остановка µ+ в сцинтилляторе

остановка µ+ в железе остановка µ- в сцинтилляторе

остановка µ- в железе

100%90.9%7.6%100%

9.1%92.4%

Счетчик вне - трека

Fe

MeV102.0

*2556

2656 MnFe

nMn

kMnMn

2555

2556*25

56

Регистрация захвата

0t

s

MeV

2.0

102.0

s

n

n 180~

--

nFe -захват

np - captureP

P

n n

nth

nth

(~7MeV)

(2.2MeV)

~ ee

регистрация + распада

0t

s

MeVe

22.2

8.520

++

MeVEsed 8.52,22.2 max

MeVE prob

e37

E

Ne

Данные первой башни39843 восстановленных трека одиночных мюонов (ожидалось 172 остановки)8887 не восстановленных трека47 of 72 внутренних счетчика 2го, 3го,4го уровня

распады распады в в сцинтилляторесцинтилляторе

3636 ~ 40%~ 40%

распады распады ++ в железев железе 1010 ~ 20%~ 20%

захваты захваты в железев железе 44 ~ 10%~ 10%

•Цепь распада радона:

• Спектр гамма-

квантов 214Bi:

yd

PbPbBiPbPoRn3.22

21082

sec106.1

21484

min7.19

21483

min8.26

21482

min05.3

21884

82.3

22286

4

Gamma-Gamma-quantum quantum energy, MeVenergy, MeV

Amount of Amount of quanta per 100 quanta per 100 nuclei of Binuclei of Bi

0.6090.609 4747

1.7641.764 1717

1.1201.120 1717

1.2381.238 66

2.2042.204 55

1.3781.378 55

0.7690.769 55

1.4001.400 44

2.4452.445 22

Корреляция Корреляция LVD-LVD-РадометрРадометр

—Radon meter

—LVD counts

Maximum correlation: when LVD data go with

delay of 2 hours to Radonmeter

Дневные и недельные модуляцииДневные и недельные модуляции

Калибровка, темп счета событий на уровне Калибровка, темп счета событий на уровне нижнего порога и система вентиляциинижнего порога и система вентиляции

Comparison of low threshold counting rate between 2001 & 2005

Variation of 6.91±0.26 Bq/m3 in 222Rn concentration leads to average variation of 1 Hz in LVD low threshold counting rate.

Rome 4.5 R

Rome 4.5 R

Teramo 2.6 R

Teramo 2.6 R

LVDLVD::В течение 13 лет гравитационных коллапсов в В течение 13 лет гравитационных коллапсов в Галактике и Магеллановых облаках не обнаружено. Галактике и Магеллановых облаках не обнаружено. Верхний предел частоты коллапсов, в том числе Верхний предел частоты коллапсов, в том числе скрытых (без сброса оболочки) в этих галактиках на скрытых (без сброса оболочки) в этих галактиках на 90% уровне достоверности составляет 0,17 события в 90% уровне достоверности составляет 0,17 события в год.год.

С учетом данных детекторов «Коллапс», БПСТ, С учетом данных детекторов «Коллапс», БПСТ, LSDLSD и и LVD LVD верхний предел частоты коллапсов в Галактике верхний предел частоты коллапсов в Галактике меньше одного события в 12 лет на 90% уровне меньше одного события в 12 лет на 90% уровне достоверности.достоверности.

Изучены характеристики нейтронных потоков, Изучены характеристики нейтронных потоков, генерируемых мюонами КЛ под землёй: измерены генерируемых мюонами КЛ под землёй: измерены энергетический спектр нейтронов до энергий энергетический спектр нейтронов до энергий ~~300 300 МэВ; пространственное распределение на расстоянии МэВ; пространственное распределение на расстоянии вплоть до 22 метров от трека мюонов. вплоть до 22 метров от трека мюонов.

Определена величина удельного выхода нейтронов Определена величина удельного выхода нейтронов на г/смна г/см22 пути мюона для одиночных мюонов. С пути мюона для одиночных мюонов. С учетом генерации ядерных и электромагнитных учетом генерации ядерных и электромагнитных каскадов величина выхода нейтронов на 1 мюон каскадов величина выхода нейтронов на 1 мюон составляет составляет

Экспериментальные данные, полученные с Экспериментальные данные, полученные с помощью детектора помощью детектора LVDLVD совместно с результатами, совместно с результатами, полученными на глубинах 25, 316, 570 м.в.э. на АНС полученными на глубинах 25, 316, 570 м.в.э. на АНС ИЯИ и ИЯИ и LSDLSD (глубина 5700 м.в.э.) подтверждают (глубина 5700 м.в.э.) подтверждают теорию генерации ядерно–активной компоненты теорию генерации ядерно–активной компоненты под землей, разработанную в 1964-65 гг.под землей, разработанную в 1964-65 гг.

Определено зарядовое отношение мюонов Определено зарядовое отношение мюонов космических лучей высоких энергий космических лучей высоких энергий

Изучаются вариации концентрации радона в Изучаются вариации концентрации радона в подземном помещении эксперимента LVD с целью подземном помещении эксперимента LVD с целью выделения радоновых предвестников выделения радоновых предвестников землетрясений из фона. землетрясений из фона.

.

4.03.02.1/

14 )(1038.4 2

смг

сцn