The source text is taken from here: http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/physics/srn-e.html
Әлемдегі Супернованың қалдығы
1987 жылы ақпанда Камиоканде детекторы әлемдегі алғашқы нейтриндерді супернованың жарылуынан анықтады. (Толығырақ қараңыз) Содан бері біздің галактикада немесе оған жақын жерде ешқандай жаңа жарық жарылысы болған жоқ, сондықтан біз сол кезден бастап тым жаңа жұлдыздардың нейтриналарын байқамадық.
Біздің галактикамыздағы суперновациялық жарылыстар өте сирек кездесуі мүмкін, бірақ олар да жаңа емес. Орташа алғанда, ғаламда бір секундта бір ядродан жоғары супернова (ccSN) бар. Осы барлық ccSN-ден шығарылған нейтринолар жұлдыздардың пайда болуынан бастап ғаламды толғандырды. Біз осы уақытқа дейін бақыланбаған ағынды Диффузды Супернова Нейтрино Артқа [DSNB] деп атаймыз, ол сонымен қатар «реликті» супернова нейтриносы ретінде де белгілі.
Өте жаңа реликті нейтриноларды анықтау бізге жұлдыздардың пайда болу тарихын, космологиядағы, нуклеосинтездегі және жұлдыздар эволюциясындағы маңызды факторды зерттеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, қазіргі әлемнің көптеген аспектілерін түсіну үшін гелийден ауыр элементтер шығаратын және тарататын суперновациялық жарылыстарды зерттеу өте маңызды.
Өте жаңа реликті нейтриноларды анықтаудың жаңа әдісі
Өте жаңа реликтілік нейтриналардың ағымы секундына шаршы сантиметрге бірнеше ондаған болады деп күтілуде. Бұл жоғары энергиялы нейтриндердің ағынымен салыстырғанда өте әлсіз: секундына шаршы сантиметрге алты миллион. Теориялық модельдер әртүрлі, бірақ Супер-Камиоканда жылына 10 МэВ-тен асатын реликтілік нейтриндердің бесеуі болады деп күтілуде. Алайда сирек кездесетін DSNB сигналдарын әлдеқайда жиі кездесетін күн нейтриносы мен басқа фоныдан ажырату үшін бізге жаңа анықтау әдісі қажет.
Супернова жарылыстары нейтриндердің барлық түрлерін тудырады, алайда үлкен қимасы болғандықтан, анти-электронды нейтрино Супер-Камиоканде сияқты Черенков детекторындағы судағы ең көп анықталған нейтрино болып табылады. Анықталған суперновациялық нейтрино оқиғаларының шамамен 80%-ы кері бета әрекеттесуі: электронға қарсы нейтрино протонмен әрекеттесіп, позитрон мен нейтронмен аяқталады. Супер-К релятивистік позитронды анықтай алады, өйткені ол Черенков сәулесін шығарады. Бірақ сигналды электронға қарсы нейтринодан келетінін анықтау үшін позитронды ғана емес, нейтронды да табу керек.
Нейтронды анықтау үшін супер-Камиоканда құрамындағы гадолиний қосылысының 0,2% ерітіндісін қарастырып жатырмыз. Нейтрондарды түсіруге арналған гадолинийдің қимасы өте үлкен, содан кейін гадолиниум түсіру реакциясынан кейін байқалатын гамма сәулелерінің каскадын шығарады. Көп кешікпей позитронның Церенков шамын кездейсоқ анықтау, гамма-сәулелерімен бірдей жерде, детектордағы кері бета реакцияларын оң анықтауға мүмкіндік береді.
Супер-Камиоканде гадолиниумды қосқаннан кейін, біз бес жылдық деректерден кейін 20-ға жуық суперновалық реликті нейтрино сигналдарын жазамыз деп болжаймыз. Бұл DSNB әлемдегі алғашқы бақылау болады. Осындай сәйкестік техникасы Супер-K-ге Жапонияның барлық ядролық реакторларынан анти-электронды нейтрино ағыны мен спектрін өте жоғары статистикалық өлшеу жүргізуге мүмкіндік береді, бұл әлемдегі алғашқы екі ұрпақты қосатын араластыру параметрлерін дәл анықтайды. Нейтрино.
Принципті дәлелдеу эксперименті жүргізілуде
Супер-Камиоканде күн, атмосфера және техногендік нейтриноларды дәл бақылауды жалғастырғысы келеді, сондықтан гадолинийді қосу басқа нейтрино бақылауларына теріс әсер етпейтінін растау қажет. Сондықтан біз ғылыми-зерттеу және ғылыми зерттеулерге арналған гадолиниумға арналған жаңа тәжірибе залы қаздық; ол Камиока шахтасындағы Супер-Камиоканде детекторының жанында орналасқан. Гадолиниумды сынауға арналған қондырғы 200 тонна тот баспайтын болаттан жасалған, 50 50 см фотомультизатор түтікшелерінен тұрады (227 50 сантиметрлік түтіктер Супер-K типтес және 13-і гипер-камиокандаларға арналған прототиптер), DAQ электроникасы, калибрлеу жабдығы, судың сөну ұзындығын өлшейтін құрылғы және суды тазартуға арналған таңдаулы суды сүзу жүйесі, сонымен бірге ерітілген гадолинийді ерітіндіде ұстап тұру қажет.
Гадолиний сынақ қондырғысының жаңа зертханасы 2010 жылғы наурызда, ал негізгі 200 тонналық резервуар 2010 жылғы маусымда аяқталды. Негізгі резервуарда ерітілген гадолиний сульфатымен бірге және онсыз да судың инновациялық селективті жүйесінің жұмыс сынақтары жүргізілді. 2013 жылдың тамызында резервуарда 240 фотомолиттер түтігі орнатылып, DAQ жүйесіне қосылды, 200 тонналық сынақ резервуарын жұмыс детекторына айналдырды.
2014 жылдың басында суды сүзу жүйесі жаңартылды, сол жылдың қараша айынан бастап 200 тонналық жұмыс істейтін детектор гадолиниймен қатар жүрді. 2015 жылдың сәуір айының аяғында біз масса бойынша 0,2% гадолиний сульфатының мақсатты концентрациясына жеттік.
Толық жүктелген сынақ детекторындағы судың түсу ұзақтығы Супер-Камиоканда ультрафиуалды судың түсу ұзақтығымен бірдей деңгейде болатындығын біз содан кейін дәлелдедік. Калибрлеудің басқа әрекеттері нейтронды ұстап алғаннан кейін ерітілген гадолиниум шығарған гамма-сәулелік каскадтарды байқауға және біздің жаңа су Черенков технологиясының модельдеуінің дәл және сенімді екендігіне көз жеткізуге мүмкіндік берді. Қазір біз дәл осы эксперименттің мақсатына өте жақындап қалдық.
(C) 2007 Kamioka Observatory, ICRR, Univ. of Tokyo, Higashi-Mozumi, Kamioka-cho, Hida 506-1205 Japan