Новости науки |
09.06.04. Изготовлен уникальный искусственный источник нейтрино. |
В России изготовлен уникальный искусственный источник нейтрино на
основе изотопа Ar-37. Подобный источник необходим в связи с разработкой и созданием детекторов
солнечных нейтрино нового поколения, которые способны наблюдать нейтринный спектр в области
промежуточных и низких энергий.
В конце апреля в г. Заречный Свердловской области завершено изготовление уникального
искусственного источника нейтрино на основе изотопа Ar-37. Эта работа продолжалась более 3-х лет, и в
ней принимала участие большая группа российских институтов и предприятий. Активная поддержка при
создании источника исходила и из-за рубежа, от Университетов Вашингтона, Пенсильвании (США) и
Тохоку (Япония). Основное финансирования проекта взял на себя Международный научно-технический
центр (МНТЦ), однако, и Российское Федеральное агентство по атомной энергии, внесло свой заметный,
а главное своевременный вклад.
Искусственные источники нейтрино необходимы в связи с разработкой и созданием детекторов
солнечных нейтрино нового поколения, которые способны наблюдать нейтринный спектр в области
промежуточных и низких энергий. Источник на основе Ar-37, который распадается с захватом электрона
(Т1/2 ~ 35 суток) и испускает моноэнергетичные нейтрино, представляется идеальным
инструментом для калибровки таких детекторов, как БОРЕКСИНО в Гран Сассо, КАМЛЭНД в Японии.
Но первопроходцем в апробировании нового источника стал российско-американский эксперимент
SAGE, проводящий измерения на Галлий-германиевом нейтринном телескопе (ГГНТ) в Баксанской
обсерватории (Кабардино-Балкария). Институт ядерных исследований РАН, в чьём составе находится
Баксанская обсерватория, возглавил работы по созданию аргонового источника с целью провести новую
калибровку ГГНТ.
Для получения значимых результатов при калибровке ГГНТ активность источника должна
составлять величину порядка 500 ККи. Исследования, проведённые в ИЯИ (Троицк), ФЭИ (Обнинск) и в
Институте реакторных материалов (Заречный), показали, что единственным путём получения такого
количества изотопа Ar-37 является использование промышленного высокопоточного реактора на
быстрых нейтронах типа БН-600. Ar-37 в этом случае нарабатывается в реакции 40Ca (n,
a) 37Ar, для которой максимум сечения ~ 0.2 барн
достигается в области энергий нейтронов 6 - 7 МэВ. Один из наиболее высоких потоков в мире (более
чем 5 x 1013 см-2с-1) нейтронов с энергией выше 2 МэВ доступен в
реакторе БН-600, который имеется на Белоярской атомной станции, также расположенной в Заречном.
В течение полугода (начиная с октября 2003 г.) после ряда тестовых экспериментов и измерений в
боковой зоне воспроизводства БН-600 облучались 19 сборок с мишенью из прессованного оксида
кальция общей массой более 300 кг. Не менее сложной задачей являлась разработка технологии
извлечения, очистки и капсулирования полученного Ar-37. Ведь в отличие от ранее изготовленных (на
основе изотопа Cr-51) источник Ar-37 является газообразным. Тем не менее, совместными усилиями
учёных (в первую очередь ИРМ и ИЯИ РАН) технология была создана. Оксид кальция извлекался из
облучённых капсул и растворялся в водном растворе азотной кислоты. Высокорадиоактивный газ
(суммарный объём около 3-х литров) отдувался из раствора потоком гелия и осаждался при температуре
жидкого азота в специальной ампуле, заполненной активированным углём.
Работа по извлечению облучённых сборок с мишенью из реактора, растворению таблеток оксида
кальция и помещению Ar-37 в ампулу источника потребовала почти двухнедельных совместных и
тщательно скоординированных усилий групп сотрудников ИРМ и Белоярской атомной станции. Перед
самыми майскими праздниками источник доставлен сначала на самолёте, а потом в сопровождении
специальных сил ГИБДД на машине в Баксанскую нейтринную обсерваторию. В 4 часа утра 30 мая
ампула с источником опущена в специально подготовленный реактор ГГНТ, содержащий 13 тонн
сверхчистого жидкого галлия. Так началась калибровка телескопа искусственным источником нейтрино
Ar-37.
P.S. Мы сознательно задержались с публикацией этой новости, и вызвано это отчасти суеверными
соображениями. Но сейчас уже можно констатировать, что калибровочный эксперимент проходит
успешно, и первые результаты (в частности активность источника на момент получения оценена в 500
ККи) внушают оптимизм и уважение к уровню российской научной мысли и научной технологии. Чуть
позже мы продолжим информировать научную общественность о ходе эксперимента.
И.Мирмов
|
|