Экспериментальная методика поиска излучения аксиона в ядерных переходах магнитного типа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им. Б.П. КОНСТАНТИНОВА

УДК 539.12.123 На правах рукописи

Муратова Валентина Николаевна

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ПОИСКА ИЗЛУЧЕНИЯ АКСИОНА В ЯДЕРНЫХ ПЕРЕХОДАХ МАГНИТНОГО ТИПА

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Работа выполнена в Отделении нейтронных исследований Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН.

Научный руководитель -доктор физико-математических наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук

Ведущая организация: Российский научный центр

«Курчатовский институт».

А.В. Дербин.

К.А. Гриднев, О.А. Займидорога.

Защита состоится "_"_2006 года в "_" часов на

заседании диссертационного совета Д002.115.01 при Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН по адресу: 188300, г. Гатчина Ленинградской области, Орлова роща.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПИЯФ РАН. Автореферат разослан "_"_2006 г.

и.;

Ученый секретарь диссертационного совета Л/МУЬс^ И.А. Митропольский

20Q6 Ю71

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современная теория элементарных частиц и их взаимодействий хорошо описывает подавляющее большинство экспериментальных результатов. К нерешенным проблемам следует отнести проблему CP-сохранения в сильных взаимодействиях. Наиболее естественное решение было предложено Печчеи и Квин (R.D. Peccei, H.R. Quinn, 1977) - введение новой глобальной киральной симметрии, спонтанное нарушение которой при энергии^ позволяет точно скомпенсировать СР-несохраняющий член в лагранжиане КХД. Вайнберг и Вилчек (S. Weinberg, 1978, F. Wilczek, 1978) показали, что предложенная модель должна приводить к возникновению новой псевдоскалярной частицы - аксиона, при этом масса аксиона оказывается обратно пропорциональна величине/^

Существование «стандартного» аксиона (/"А ~ GF'm) было надежно закрыто целой серией экспериментов, выполненных с искусственными радиоактивными источниками, на реакторах и ускорителях. Два класса новых теоретических моделей «невидимого» аксиона сохранили аксион в том виде, в каком он нужен для решения проблемы CP-сохранения в сильных взаимодействиях, и в то же время подавили его взаимодействие с фотонами (gAy), лептонами (gAe) и адронами (gAN)- Масштаб нарушения симметрии fK в обеих моделях оказывается произвольным и может быть продлен вплоть до планковской массы тР ~ 1019 ГэВ. Поскольку амплитуда взаимодействия аксиона с адронами и лептонами пропорциональна массе аксиона, соответственно, будет подавлено взаимодействие аксиона с веществом. Данное обстоятельство служит основанием для продолжения экспериментального поиска псевдоскалярной частицы, слабо взаимодействующей с веществом, с массой от 10'12 эВ до десятков кэВ. Другая причина интенсивных поисков аксиона обусловлена тем, что аксион является наиболее популярным кандидатом на роль частиц, из которых состоит темная материя. Таким образом, проблема экспериментального обнаружения аксиона остается крайне актуальной задачей.

Установки для поиска аксионов являются сложными приборами, ориентированными на решение конкретной задачи. Широкое распространение магистрально-модульных стандартов (САМАС, VME/VXI и др.) упрост ной части

эксперимента и перенесло большую часть работ в область программного обеспечения. Физические установки в силу исследовательского характера являются уникальными и значительно отличаются друг от друга, что делает актуальной задачу создания программ on-line накопления и off-line обработки данных для каждой новой установки. Такое программное обеспечение, конечно, имеет сходные этапы: сбор экспериментальных данных, предварительная оперативная обработка, отображение получаемых результатов в удобной для экспериментатора форме. Однако из-за различия используемой аппаратуры, условий проведения поисковых экспериментов программное обеспечение, созданное для одной установки, либо не может быть использовано для другой установки, либо имеет низкую эффективность. Поэтому проблемы методики создания конкретной физической установки и ее эффективного программного обеспечения, несмотря на наличие значительного количества разработанных алгоритмов, всегда остаются актуальной задачей.

Цели и задачи работы. Целями диссертационной работы являлись разработка и реализация экспериментальной методики поиска излучения аксиона в ядерных переходах магнитного типа. Основные задачи диссертационной работы состояли в следующем:

1. Разработка методики и создание экспериментальной установки для поиска «невидимого» аксиона, излучаемого при ядерных магнитных переходах в изомерных ядрах.

2. Создание программного обеспечения к установке для поиска аксиона, излучаемого при Ml-переходе изомерного ядра 125шТе. Проведение измерений спектров частиц, появляющихся при распаде ядра 125гоТе, с помощью Ge-детекторов, обладающих 4л-геометрией, и последующая математическая обработка полученных спектров с целью поиска вклада от излучения аксиона.

3. Разработка методики поиска солнечных аксионов, излучаемых в Ml-переходе ядра 7Li, путем регистрации реакции резонансного поглощения аксионов.

4. Создание низкофоновой экспериментальной установки с Ge-детектором, включающей в себя мишень из LiOH, активную и пассивную защиту и регистрирующую электронную аппаратуру.

5. Разработка и создание пакетов программ для низкофоновой установки с Ge-детектором, позволяющих проводить длительные

измерения и контролирующих работу ве-детектора и активной защиты. Проведение математической обработки спектров, измеренных в совпадении и антисовпадении с активной защитой, заключающейся в поиске пика с энергией 478 кэВ, соответствующей энергии первого возбужденного уровня ядра 71л. Научная новизна. В диссертации разработана и реализована новая методика поиска «невидимого» аксиона, излучаемого при ядерных магнитных переходах в изомерных ядрах, заключающаяся в измерении спектра полной выделившейся энергии. Излучение «невидимого» аксиона, покидающего детектор без взаимодействия, будет сопровождаться сдвигом спектра полного поглощения на величину энергии перехода.

Получен новый экспериментальный предел на вероятность излучения аксиона в М1-переходе 125тТе, который составляет 8.5-10"6 распад"1 и, как следствие, на константу связи аксиона с нуклонами.

Проведен поиск солнечных аксионов путем регистрации реакции резонансного поглощения солнечных аксионов, излучаемых в М1-переходе ядра 71л. Получено новое верхнее ограничение на массу адронного аксиона, составляющее 16 кэВ. Данный результат является вдвое более строгим, чем полученный в предыдущих работах, и практически закрывает окно возможных масс аксиона до значения энергии М1-перехода ядра 57Ре (14.4 кэВ), следующего интенсивного источника монохроматических солнечных аксионов. Практическая ценность. В диссертационной работе предложены и реализованы новые методики постановки экспериментов при низких энергиях, которые могут быть использованы при решении как фундаментальных задач в физике элементарных частиц и атомного ядра, так и при решении прикладных задач, связанных с обнаружением и измерением малых концентраций радиоактивных ядер. В частности, уровень фона, достигнутый в низкофоновой установке на поверхности Земли, позволяет обнаружить у-активность 60Со, равную 0.01 Бк, менее чем за сутки. Предложенные и реализованные сборки кремниевых и германиевых детекторов, имеющие 47г-геометрию, позволяют регистрировать продукты Р-распада ядер. Разработанные в диссертации пакеты программ для анализа формы р-спектра и поиска пиков малой интенсивности

в у-спектрах используются инспекторами МАГАТЭ для контроля отработанного ядерного топлива.

Апробация работы. Основные результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 7 работах и докладывались на XX Международной конференции по физике нейтрино и астрофизике -«Neutrino-2002» (Мюнхен, 2002), на IV Международной конференции по неускорительной новой физике «NANP-2005» (Дубна, 2005), на 55-й конференции по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Санкт-Петербург, 2005).

Полученные данные по излучению аксиона в M1-переходе 125тТе внесены в таблицу «Axion and other light boson searches in nuclear transitions», по поиску солнечных аксионов - в таблицу «Invisible axion limits from nucléon coupling» в издании Particle Data Group-«Review of Particle Physics, 2006». На защиту выдвигаются следующие основные результаты:

1. Разработана и реализована оригинальная методика поиска «невидимого» аксиона, излучаемого при ядерных магнитных переходах в изомерных ядрах.

2. Создана экспериментальная установка и программное обеспечение, проведены измерения с помощью Ge-детекторов, обладающих 47г-геометрией, и обработаны спектры частиц, появляющихся при распаде ядра 125тТе. Получен новый экспериментальный предел на вероятность излучения аксиона в М1-переходе 125тТе, который составляет 8.5-10"6 распад'1 (90% у.д.).

3. Создана низкофоновая экспериментальная установка с Ge-детектором, включающая в себе активную и пассивную защиту, для регистрации реакции резонансного поглощения солнечных аксионов, излучаемых в M1-переходе ядра 7Li.

4. Разработаны пакеты программ, позволяющие проводить длительные измерения и контролирующие работу Ge-детектора и активной защиты. Проведена обработка спектров, измеренных в совпадении и антисовпадении с активной защитой, заключающаяся в поиске пика с энергией 478 кэВ, соответствующего первому возбужденному уровню ядра 7Li. Определена вероятность возбуждения первого уровня ядра 7Li мюонами и ядерно-активной компонентой космического излучения.

5. Получено новое ограничение на массу адронного аксиона, составляющее тА< 16 кэВ (90% у.д.). Данный результат является

вдвое более строгим, чем полученный в предыдущих работах, и практически закрывает окно возможных масс аксиона до значения энергии Ml-перехода ядра "Fe (14.4 кэВ), следующего возможного наиболее интенсивного источника монохроматических солнечных аксионов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения. Общий объем работы 106 страниц, включая 45 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 106 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Дано краткое описание причин введения в теорию и экспериментального поиска новой нейтральной псевдоскалярной частицы - аксиона. Сформулирована цель работы и изложена структура диссертации.

Первая глава посвящена описанию экспериментов по поиску аксионов. В первом разделе рассмотрены модели «стандартного» и «невидимого» аксионов. В первоначальной «стандартной» модели аксиона предполагалось, что нарушение симметрии происходит на электрослабом масштабе: fA «(JlGF)'m = 250 ГэВ, при этом масса «стандартного» аксиона должна быть больше 150 кэВ. В новых теоретические моделях «невидимого» аксиона шкала нарушения симметрии Печчеи-Квин fA оказывается произвольной, соответственно, подавлено его взаимодействие с веществом. Это модели «адронного», или KSVZ- аксиона (J.E. Kim 1979, М.А. Shifman, A.I. Vainstein, V.l. Zakharov, 1980), и DFSZ-аксиона (A.P. Житницкий, 1980, M. Dine, F. Fischler, M. Srednicki, 1981). Существенное отличие адронного аксиона от DFSZ-аксиона состоит в том, что он не имеет прямого взаимодействия с лептонами, а взаимодействие с фотонами может быть сильно подавлено. Представлены сечения основных процессов, в которых возможно обнаружить аксион. Взаимодействие аксиона с фотоном приводит к распаду аксиона на два фотона, A—>2yt и конверсии аксиона в фотон в поле ядра, A+(N,Z)—»7+(N,Z), взаимодействие аксиона с электроном может быть зарегистрировано по конверсии аксиона в фотон А+е-»у+е и при аксио-электрическом эффекте A+e+Z-»e+Z.

Во втором разделе рассматриваются эксперименты по поиску «стандартного» аксиона. Наиболее вероятными модами

распада аксиона оказывался распад на два у-кванта и, если масса аксиона больше 2те, распад на электрон-позитронную пару. Вскоре после появления работы (F. Faissner et al., 1981), в которой авторы утверждали, что наблюдают распад аксиона на два фотона, существование стандартного аксиона было надежно закрыто серией экспериментов, выполненных с искусственными радиоактивными источниками, на реакторах и ускорителях.

В третьем разделе представлены результаты экспериментов по поиску «невидимого» аксиона, основанные на конверсии аксиона в фотон в лабораторном магнитном поле (эксперименты RBF, Kyoto, Cast и др.), и конверсии солнечного аксиона в фотон в поле кристалла (эксперименты Cosme, Solax, Dama и др.). Представлены также астрофизические ограничения на массу аксиона. Отмечено, что результаты лабораторных экспериментов и астрофизические данные не исключают возможности существования адронного аксиона с массой ~ (0.1-И0) эВ.

Вторая глава посвящена поиску излучения аксиона в магнитном переходе между первым возбужденным и основным уровнями ядра 125тТе. Аксион, как псевдоскалярная частица, может испускаться в ядерных магнитных переходах. Амплитуда этого процесса пропорциональна константе связи аксиона с нуклонами а вероятность излучения аксиона пропорциональна wA2.

В начале главы описана общая методическая схема эксперимента, которую можно назвать методикой «исчезнувшего» у-кванта. Для идеального детектора, который регистрирует все известные частицы, возникающие при переходе изомерного ядра в основное состояние, излучение «невидимого» аксиона, покидающего детектор без взаимодействия, будет сопровождаться сдвигом спектра полного поглощения на величину энергии перехода.

Для обнаружения аксиона анализировался энергетический спектр фотонов и электронов, возникающий при распаде ядра 125тТе (Ti/2 = 57 сут.). Это изомерное ядро испытывает два последовательных у-перехода с энергиями 109.3 кэВ (М4-переход) и 35.5 кэВ (М1-переход, Е2/М1=0.029). Из-за взаимодействия возбужденного ядра теллура с атомной оболочкой каждый распад ядра сопровождается каскадом у-квантов, конверсионных

электронов, рентгеновских квантов и Оже-электронов. Полное энерговыделение в распаде ядра составляет 144.8 кэВ. При излучении аксиона в М1-переходе с энергией 35 кэВ в детекторе регистрируется энергия, равная 109 кэВ.

Для измерения энергетического спектра использовались два цилиндрических планарных НРОе-детектора, плотно прилегавших друг к другу торцевыми плоскостями. В центре торца одного из детекторов находился источник 125пТе. Рабочая область каждого детектора имела диаметр 40 мм и толщину 7 мм, что обеспечивало поглощение у-кванта с энергией 35 кэВ до уровня 10'12. Детекторы соединяли вплотную, устанавливали в криостат и охлаждали до температуры жидкого азота. Детекторы имели индивидуальное напряжение смещения и аналогичные спектрометрические каналы. Разрешение, измеренное по у-линии 57Со с энергией 122 кэВ, составило 1.7 кэВ для каждого канала.

Энергия, кэВ

"ис. 1. Спектр п5тТе, измеренный одним НРСе-детектором

Программа накопления данных сатАХКЖ была специально разработана для данного эксперимента. В памяти компьютера накапливался суммарный энергетический спектр с обоих детекторов, полные спектры с каждого детектора, а также четыре

спектра, соответствующие совпадениям и антисовпадениям между детекторами. Производилось накопление двумерного энергетического спектра с целью поиска оптимального соотношения фон/эффект.

За 150 часов измерений было зарегистрировано 3.5108 распадов |25шТе. На рис. 1 показан спектр одного из детекторов. В спектре присутствуют 30 хорошо разрешенных пиков, соответствующих разным модам распада 125гоТе и сателлитам, связанным с вылетом из детектора рентгеновского излучения германия. Излучению аксиона будут соответствовать два пика с энергиями 104.5 кэВ (1) и 108.3 кэВ (2), что связано с потерей Оже-электронов, появляющихся при переходах на L- и М-оболочки. Пик конверсионных электронов с энергией 77 кэВ имеет разрешение 1.8 кэВ. Линии 4, 5, 6 смещены на ~4 кэВ влево от пика полного поглощения 7 (144.8 кэВ) —это результат потери рентгеновского

Энергия, кэВ

Рис. 2. Спектр полной зарегистрированной энергии. Стрелками показано положение двух пиков, возникающих в случае излучения аксиона. На вставке показаны результаты фита в области аксионных линий

Суммарный спектр двух детекторов показан на рис. 2. Пик полной зарегистрированной энергии имеет максимум при 132 кэВ. Уровень фона в районе 104 кэВ, где должен проявиться наиболее

интенсивный пик в случае излучения аксиона, составлял 2-10 кэВ" и определялся хвостами электронных линий, связанными с многократными отражениями электронов от поверхности детекторов.

Для нахождения интенсивностей линий с энергиями 104.5 кэВ и 108.3 кэВ использовался метод максимального правдоподобия. Функция правдоподобия находилась из предположения, что число отсчетов в каждом канале имеет нормальное распределение и является суммой экспоненциальной функции, выбранной для описания фона, и ответной функции для линий с энергиями 104 кэВ и 108 кэВ.

Полученное значение для отношения интенсивности излучения аксиона к полной интенсивности составило 1АЯГ=(4.5 ± 2.5)-10"6, что соответствует ограничению IАЛУ < 8.5-Ю"6 для 90% уровня достоверности.

Отношение вероятностей аксионного и магнитного переходов для ядра 125тТе равняется (F.T. Avignone et al., 1988, И.А. Митропольский, 1997):

í рА 43

a>r (1 + 32)ег»1(п){ pr ,

О)

где gA, — изоскалярный и изовекторный параметры

взаимодействия аксиона с нуклоном, //Ди) =-3.827 - спиновое гиромагнитное отношение нейтрона, 8= Е2/М1 =0.029- примесь Е2-перехода и рА=ЕА-тА. Зависимость а А / соу от тА имеет колоколообразный вид, достигая максимального значения 2.8-10"6 при тА = 22 кэВ. Полученная нами теоретическая оценка в 2 раза меньше установленного экспериментального верхнего предела, что не позволяет установить ограничение на массу адронного аксиона в интервале 0-35 кэВ. В то же время достигнутая чувствительность к излучению аксиона < 2.4-10"3) превышает уровень, полученный во многих экспериментах по поиску аксиона.

В третьей главе представлен эксперимент по поиску солнечных аксионов, излучаемых в М1 -переходе ядра 71л*. Если аксион существует, Солнце является мощным источником данных частиц. Одним из возможных источников аксионов являются реакции

солнечного цикла. На рис. 3 показана схема электронного захвата 7Ве + е -> 7Li (7Li*) + ve (Lederer, Shirley, Table of Isotopes, 1978).

Возникающий в данной реакции поток нейтрино на поверхности Земли составляет 4.8-109 v/cm2c. С вероятностью «0.1 электронный захват идет на возбужденное состояние 1/2" ядра 7Li, которое разряжается у-квантом в переходе Ml. Ожидаемый поток аксионов ФА, испускаемых в данном переходе, сопоставим с потоками аксионов от ядерного реактора или искусственных радиоактивных источников.

Л>

1/2-: Т=1/2

53.29 d 3/2-:Т-1/2 0

¡Be'

Qec=861.815 477.612 .10.52% З.в

73 fs

stable

Рис. 3. Схема электронного захвата 7Ве + е 7П (7Ы*) + хе

Почти монохроматические аксионы могут возбудить ядра лития в лаборатории. Возникающие при этом у-кванты с энергией 478 кэВ могут быть зарегистрированы: А + 7Ы -» 71л* 7Ы + у. Энергетический спектр аксионов вследствие доплеровского уширения из-за высокой температуры Солнца (1.5-107 К) будет представлять гауссову кривую с дисперсией с^СГ) = Еу(кТ/М7и) = 210 эВ. Сдвиг энергии аксиона, за счет энергии ядра отдачи ядра 71л (17 эВ), существенно меньше ширины спектра аксионов. Собственная ширина первого уровня ядра лития Г = 6.3-10"3 эВ. Доля аксионов, которые могут испытать резонансное поглощение составляет ~ Г/ о5. Сечение резонансного поглощения аксионов с энергией ЕА дается выражением, аналогичным с выражением для резонансного поглощения у-квантов, поправленным на отношение соА/ют. Используя зависимость ФА от

(а)а/(от) и (ооа/оэу) от тА, ожидаемое число событий резонансного поглощения аксионов в мишени, содержащей Ы7и ядер 71л, за время измерений Г можно представить в следующем численном виде:

Для поиска у-квантов с энергией 477.6 кэВ использовался коаксиальный HPGe-детектор объемом 160 см3, который был окружен слоем 3.9 кг Li ОН. Пассивная защита состояла из медной оболочки, которая непосредственно примыкала к исследуемому образцу LiOH, слоя порошка Bi203 и слоя свинца.

Установка была расположена на поверхности Земли. Для подавления фона, связанного с космическим излучением, использовалась активная защита, состоявшая из 6 пластических сцинтилляторов. Общая загрузка с активной защиты составляла 600 имп/с, что при длительности импульса запрета 120 мкс приводило к 7% мертвому времени. Измерение спектра сигналов Ge-детектора в совпадении с активной защитой позволяет определить вероятность возбуждения первого ядерного уровня 7Li ядерно-активной компонентой и мюонами космического излучения.

Ge-детектор имел 2 спектрометрических канала с различными коэффициентами усиления для мягкой (до 1.5 МэВ) и более жесткой (до 4 МэВ) частей спектра, что позволяло контролировать уровень фона во всей области естественной радиоактивности, а также регистрировать у-кванты с энергией^ соответствующей второму возбужденному состоянию ядра 7Li. Эффективность регистрации у-квантов с энергией 477.6 кэВ определялась с помощью стандартизированного источника 152Еи, который имеет у-линии с энергиями 411.1 и 444.0 кэВ.

Измерения проводились в течение 126.5 суток «живого» времени, сериями длительностью ~ 1 сутки, поэтому был очень важен контроль >а стабильностью усиления, чтобы сохранить высокое энергетическое разрешение. Стабильность контролировалась по положениям пиков 511 кэВ и 1460 кэВ, имеющих наибольшую интенсивность. При получении окончательного спектра отдельные серии складывались со своей энергетической калибровкой. В результате, разрешение пика с

(2)

энергией 511 кэВ составило 1.9 кэВ. Полученные энергетические спектры показаны на рис. 4.

Энергетический интервал 450-500 кэВ спектров сигналов, зарегистрированных в антисовпадении и совпадении с активной защитой, показан на рисунках 5 и 6, соответственно. Энергетическое *

разрешение, определенное для у-линии с энергией 463 кэВ (ß-распад 125Sb на возбужденное состояние 125Те), проявившейся за время измерений, составило FWHM=1.8 кэВ. \

I 1 I I 1 I ■ I I ■ I

-1-.-,-1-1-г-1-1-1-1-1-i-1-

200 400 600 800 1000 1200 1400

Е, кэВ

Рис 4. Энергетический спектр Ое-детектора, измеренный за 126.5 суток. 1~ сигналы, зарегистрированные в антисовпадении с активной защитой; 2 (

- сигналы в совпадении с активной защитой; 3 - сигналы в совпадении с активной защитой с учетом случайных совпадений, количество которых определено из интенсивности пика

40К

в спектре 2

Для получения верхнего предела на число отсчетов в пике с »

энергией 477.6 кэВ, а следовательно и на поток аксионов от Солнца, использовался метод максимального правдоподобия. Функция правдоподобия находилась в предположении, что число отсчетов в каждом канале является суммой линейной функции, выбранной для описания непрерывного фона, и двух гауссовых функций. Первый гауссиан описывал пик с энергией 463.4 кэВ и имел три свободных

параметра - площадь (Si), положение (Ei) и дисперсию (о,). У второго гауссиана, описывающего искомый нами пик, положение (Е2=477.6 кэВ) было привязано к положению первого пика, дисперсия о2 устанавливалась равной дисперсии 463.4 кэВ пика (о2 = Oi), а свободным параметром являлась лишь площадь пика S2. Таким образом, варьировалось 6 параметров - два описывали линейный фон, три - пик с энергией 463.4 кэВ и один - площадь пика с энергией 477.6 кэВ. Число степеней свободы в интервале 450500 кэВ составило 125.

1,6

со

т , _

* 1.5

о

S 1 4

CN 1 '

OD О

а>

I

Ъ

1.3

1,2

463.4 кэВ

134 133 132 131 130

: 128 128 127 126 126

S ' 1

¡125 с 1 тем iceoC ЗДЫ /

/

\ /

Л у

ч. /

в -у

ч, г"

i-—

200 400 600 800 1000 1200 1400 Площадь пика с энергией 478 к»В

| 477.6 КЭВ)

I

450

460

490

500

470 480

Энергия, кэВ

Рис. 5. Результаты фита спектра сигналов, зарегистрированных в антисовпадении с активной защитой в области 450-500 кэВ. На вставке показан профиль у?, определенный для различных фиксированных значений площади пика 477.6 кэВ. Верхний предел на число событий в пике с энергией 477.6 кэВ составляет 1040 событий для 90%у.д.

Результаты фита спектра 1, соответствующие минимуму = 129.2 /125, показаны на рис. 5. Определенное значение площади пика с энергией Е2=477.6 кэВ равняется 630 ± 320 событий. Верхний предел на число событий в пике, соответствующий 90% у. д., был определен стандартным образом - вычислялась зависимость у? от 82 для различных фиксированных значений 82, при этом остальные 5

параметров были свободными. Полученный, таким образом, верхний предел составил = 1040 событий. В соответствии с выражением (2\ для числа ядер 71л в мишени К7и=9.02-1025, времени измерений Т=1.09-107 с и эффективности регистрации 8=0.92%, верхний предел на массу аксиона составляет: тА< 16.0 кэВ. Данный результат является вдвое более строгим, чем полученный в работе (М. Кгстаг е1 а1., 2001), и практически закрывает окно возможных масс аксиона до энергии М1-перехода (14.4 кэВ) ядра "Бе -следующего возможного наиболее интенсивного источника солнечных аксионов.

Энергия, кэВ

Рис. б Результаты фита спектра сигналов, зарегистрированных в совпадении с сигналом активной защиты. Число событий в пике с энергией 477.6 кэВ составляет (840 ± 170). Пик 463.4 кэВ связан со случайными совпадениями. На вставке показан участок спектра 100-200 кэВ, в котором наблюдаются у-линии, соответствующие ядерным уровням 19Р

Аналогичный анализ был проведен для спектра сигналов, зарегистрированных в совпадении с активной защитой (рис. 6). Данная процедура имеет принципиальное значение в случае наблюдения положительного результата, поскольку ядро 71л может быть возбуждено ядерно-активной компонентой космического излучения и мюонами, а также быстрыми нейтронами и

высокоэнергетическими у-квантами, возникающими под их воздействием. Определенная площадь пика с энергией 463.4 кэВ составила (1.20±0.18)-103 событий, что согласуется с 7% вероятностью случайных совпадений сигналов Ge-детектора и • активной защиты. Интенсивность пика с энергией 477.6 кэВ

оказывается равной (840 ±170), что свидетельствует о том, что действительно наблюдается возбуждение первого ядерного уровня l 7Li мюонами и ядерно-активной компонентой космического

излучения.

Чувствительность используемой методики на поверхности Земли ограничивается, в первую очередь, потоком быстрых нейтронов с Еп>0.5 МэВ, проникающих в установку и не регистрируемых активной защитой и имеющих максимальное сечение (~ 0.1 б) неупругого рассеяния 71л(и,л')71л\ приводящего к возбуждению уровня 478 кэВ. Исходя из интенсивности пика с энергией 478 кэВ, зарегистрированного в совпадении с активной защитой, поток таких нейтронов ~ 10'3 см"2-с"'. Нейтроны, рожденные космическим излучением вне установки, будут приводить к регистрации нескольких квантов с энергией 478 кэВ в сутки. Повышение чувствительности может быть связано с размещением установки в подземной лаборатории и увеличением толщины сцинтилляционных детекторов активной защиты. В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

Список публикаций по теме диссертации:

1. Дербин A.B., Егоров А.И., Митропольский И.А., Муратова В.Н., Бахланов C.B., Тухконен Л.М. Поиск «невидимого» аксиона,

г излучаемого при Ml-переходе 125тТе, Письма ЖЭТФ, 1997. Т. 65. С. 576-580.

2. Дербин A.B., Егоров А.И., Муратова В.Н., Бахланов C.B. Новое ограничение на период двойного ß-распада ядер 154Sm, I60Gd, 170Ег и 176Yb на возбужденный уровень 2+ дочерних ядер, Ядерная Физика, 1996.Т. 59. С. 2117-2120.

3. Дербин A.B., Егоров А.И., Бахланов C.B., Муратова В.Н. Измерение ß-спектра 4îCa с целью поиска отклонений от теоретической формы, Письма ЖЭТФ, 1997. Т. 66. С. 81-84.

4. Дербин А.В., Егоров А.И., Бахланов С.В., Муратова В.Н. Поиск сильновзаимодействующих частиц с помощью полупроводниковых детекторов, находящихся на поверхности Земли, Ядерная Физика, 1998. Т. 62. С. 2034-2037.

5. Derbin А.V., Egorov A.I., Mitropolsky I.A., Muratova V.N., Bakhlanov S.V., Tukhonen L.M. Search for the Axion Emitted in the Nuclear Magnetic Transitions, preprint PNPI-2397, Gatchina, 2000, 12 p.

6. Derbin A., Khusainov A., Muratova V., Muratov O., Arlt R. How to process best CdTe and CdZnTe spectra, Nucl. Instr. Meth., 2001. V. A458. P. 169-174.

7. Derbin A.V., Egorov A.I., Muratova V.N., Bakhlanov S.V. Experimental search for phenomena at low energies beside standard model, PNPI-XXX, Scientific activity last third of the 20-th century, Gatchina, 2001. P. 151-158.

8. Derbin A.V., Egorov A.I., Mitropolsky I.A., Muratova V.N., Bakhlanov S.V., Tukhonen L.M. Search for the Axion Emitted in the Nuclear Magnetic Transitions, Ядерная физика, 2002. Т. 65. С. 13021306.

9. Дербин А.В., Егоров А.И., Митропольский И.А., Муратова В.Н., Бахланов С.В., Тухконен JI.M. Поиск аксиона в ядерных переходах магнитного типа, Известия РАН, Сер. физ., 2002. Т. 66. С. 410-415.

10. Derbin А.V., Egorov A.I., Mitropolsky I.A., Muratova V.N., Bakhlanov S.V., Tukhonen L.M. Search for the axion emitted in the nuclear magnetic transitions, Nuclear Physics, 2003. V. B118. P. 528.

11. Дербин A.B., Егоров A.M., Митропольский И.А., Муратова B.H., Поиск солнечного аксиона, излучаемого в Ml-переходе ядра 7Li\ препринт ПИЯФ-2589, Гатчина, 2004, 18 с.

12. Derbin А.V., Egorov A.I., Mitropolsky I.A., Muratova V.N. Search for the Solar Axion Emitted in the Ml-transition of ?Li*. LV National Conference on Nuclear Physics, "Frontiers in the physics of nucleus", St.Petersburg, 2005. P. 294.

13. Дербин A.B., Егоров А.И., Митропольский И.А., Муратова В.Н. Поиск солнечных аксионов, излучаемых при Ml-переходе ядер 7Li\ Письма в ЖЭТФ, 2005. Т. 81. С. 453-458.

Отпечатано в типографии ПИЯФ РАН

188300, Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща Зак. 132, тир. 100, уч.изд. л. 1; 10.04.2006 г.

&006 k Sc7-(

•a071

ф Введение.

Глава I.

Эксперименты по поиску аксиона (обзор).

1.1. Возникновение аксиона в теории.

1.1.1. Взаимодействие аксиона с фотоном: распад аксиона на два фотона А—>2у и конверсия аксиона в фотон в поле ядра

A + (N,Z)->y + (N,Z). 1.1.2. Взаимодействие аксиона с электроном: конверсия аксиона в Ф фотон А+е-»у+е и аксио-электрический эффект A+e+Z-»e+Z. 17 1.1.3. Взаимодействие аксиона с нуклонами.

1.2. Эксперименты по поиску стандартного аксиона.

1.3. Эксперименты по поиску невидимого аксиона.

1.3.1. Конверсия аксиона в фотон в лабораторном магнитном поле 1.3.2. Конверсия солнечных аксионов в фотоны в поле кристалла . 27 1.3.3. Другие методы регистрации аксионов.

1.4. Астрофизические ограничения.

Глава П.

Поиск аксионов, излучаемых в М1-переходе ядра ,25тТе.

2.1. Общая методическая схема эксперимента.

2.2. Изучение схемы распада ядра Те.

2.3. Измерение характеристик планарных HPGe-детекторов и спектра 125тТе кремниевым детектором.

2.4. Экспериментальная установка, электронная схема эксперимента

2.5. Программы накопления данных on-line.

2.6. Результаты измерений.

2.7. Обработка данных off-line.

2.8. Анализ полученных результатов.

Глава П1.

Поиск солнечных аксионов, излучаемых в МХ-переходе Li.

3.1. Поток и энергетический спектр солнечных аксионов, резонансное поглощение аксионов.

3.2. Низкофоновая установка с Ge-детектором, активная и пассивная защита.

3.2.1. Ge-детектор и спектрометрический канал.

3.2.2. Определение эффективности регистрации у-квантов.

3.2.3. Сохранения стабильности энергетической шкалы при проведении долговременных измерений. 82"

3.3. Полученные результаты.

3.3.1. Возбуждение ядерных уровней космическим излучением.

3.4. Определение интенсивности пика с энергией 478 кэВ и ограничение на массу аксиона

Современная теория элементарных частиц и их взаимодействий хорошо описывает подавляющее большинство экспериментальных результатов. К нерешенным проблемам, таким как вопрос о природе холодной темной материи, ненаблюдаемые до сих пор частицы Хиггса и др., следует отнести и проблему отсутствия СР-несохранения в сильных взаимодействиях. Экспериментальный верхний предел для СР-несохраняющего параметра составляет 9 < 10"9. Малое значение данной величины по сравнению с другими параметрами, входящими в лагранжиан квантовой хромодинамики (КХД), продолжает оставаться загадкой на протяжении нескольких десятилетий.

Наиболее естественное решение было предложено Печчеи (Peccei) и Квинн (Quinn) путем введения новой глобальной киральной симметрии, спонтанное нарушение которой при энергии fA позволяет точно скомпенсировать СР-несохраняющий член в лагранжиане КХД [*]. л ч

Вайнберг [ ] и Вилчек [ ] показали, что спонтанное нарушение PQ-симметрии при энергии должно приводить к возникновению новой нейтральной псевдоскалярной частицы - аксиона.

В первоначальной модели «стандартного» аксиона предполагалось, что нарушение симметрии происходит на масштабе электрослабой шкалы fA ~ (GF )"т ~ 250 ГэВ, при этом масса аксиона оказывалась порядка (0.1 - 1.0) МэВ. Существование "стандартного" аксиона, было надежно закрыто целой серией экспериментов, выполненных с искусственными радиоактивными источниками, на реакторах и ускорителях. В реакторных экспериментах и в экспериментах с искусственными радиоактивными источниками проводился поиск распада аксиона на два укванта> в ускорительных экспериментах пытались обнаружить распады К -мезонов {К* ->п+А) и тяжелых кваркониев с излучением аксиона (W/J-^A+y. и

->А+у), а также распады самого аксиона на электрон-поздтронную пару (А-^е++е).

Два класса новых теоретических моделей "невидимого" аксиона сохранили аксион в том виде, в каком он нужен для решения проблемы СР-сохранения в сильных взаимодействиях, и в тоже время подавили его взаимодействие с фотонами (gAy), лептонами (gAee) и адронами (§аы)- Это модели "адронного" или KSVZ-аксиона [4'5], в которых требуется г «ч существование более тяжелого кварка и "GUT" или DFSZ-аксиона [' ], в которых введены добавочные хиггсовские поля. Масштаб нарушения симметрии fA в обеих моделях оказывается произвольным и может быть продлен вплоть до планковской массы mP ~ 1019 ГэВ. Поскольку амплитуда взаимодействия аксиона с адронами и лептонами пропорциональна массе аксиона, соответственно будет подавлено взаимодействие аксиона с веществом.

Данное обстоятельство служит основанием для продолжения экспериментального поиска псевдоскалярной частицы, слабо

19 взаимодействующей с веществом, с массой от 10" эВ до десятков кэВ.

Другая причина интенсивных поисков аксиона обусловлена тем, что аксионы, вместе с классом слабовзаимодействующих массивных частиц, так называемых WIMPs (weakly interacting massive particles), являются наиболее популярными кандидатами на роль частиц, из которых состоит "темная материя" во Вселенной.

Таким образом, проблема экспериментального обнаружения аксиона является крайне актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является поиск излучения аксиона в ядерных переходах магнитного типа. В диссертации разработана методика обнаружения процесса излучения аксиона и методика регистрации резонансного поглощения аксиона.

Установки для поиска' редких низкоэнергетических процессов являются сложными приборами, ориентированными на решение конкретной задачи. Широкое распространение магистрально-модульных стандартов (САМАС, VME/VXI и др.) упростило создание аппаратной части автоматизации эксперимента и перенесло большую часть работ в область программного обеспечения. Физические установки, в силу поискового исследовательского характера, значительно отличаются друг от друга, что делает актуальной задачу создания программ on-line накопления и off-line обработки данных для каждой новой установки. В большинстве таких программ имеются сходные этапы: сбор экспериментальных данных, предварительная оперативная обработка, отображение получаемых результатов в удобной для экспериментатора форме и окончательная обработка данных. Однако из-за различия используемой аппаратуры, условий проведения поисковых экспериментов, программы, используемые на одной установке, для другой установки либо не могут быть использованы, либо имеют низкую эффективность. Поэтому, несмотря на наличие значительного количества разработанных алгоритмов, проблема методики создания эффективного алгоритма для конкретной физической установки всегда остается актуальной задачей.

Основные задачи диссертационной работы состояли в следующем:

1. Разработка методики и экспериментальной установки для поиска «невидимого» аксиона, излучаемого при ядерных магнитных переходах в изомерных ядрах.

2. Создание программного обеспечения к установке для поиска аксиона, излучаемого при Ml-переходе изомерного ядра Те. Проведение измерении спектров частиц, появляющихся при распаде ядра 1е, с помощью Ge-детекторов, обладающих 4я-геометрией и последующая математическая обработка полученных спектров с целью поиска вклада от излучения аксиона.

3: Разработка методики поиска солнечных 'аксионов, излучаемых в М1-переходе ядра 7Li, путем регистрации реакции резонансного поглощения аксионов.

4. Создание низкофоновой экспериментальной установки с Ge-детектором, включающей в себя мишень из LiOH, активную и пассивную защиту и регистрирующую электронную аппаратуру.

5. Разработка и создание пакетов программ для низкофоновой установки с Ge-детектором, позволяющих проводить длительные измерения и контролирующие работу Ge-детектора и активной защиты. Проведение математической обработки спектров, измеренных в совпадении и антисовпадении с активной защитой, заключающейся в поиске пика с энергией 478 кэВ, соответствующей энергии первого возбужденного уровня ядра 7Li.

В результате, в диссертационной работе получены следующие новые результаты:

1. Разработана и реализована оригинальная методика поиска "невидимого" аксиона, излучаемого при ядерных магнитных переходах в изомерных ядрах.

2. Создана экспериментальная установка и программное обеспечение, проведены измерения с помощью Ge-детекторов, обладающих 4тс-геометрией и обработаны спектры частиц, появляющихся при распаде ядра 125тТе. Получен новый экспериментальный предел на вероятность

1 О^ГП (л излучения аксиона в М1-переходе Те, который составляет 8.510" распад"1 (90% у.д.).

3. Создана низкофоновая экспериментальная установка с Ge-детектором, включающая в себе активную и пассивную защиту, для регистрации реакции резонансного поглощения солнечных аксионов, излучаемых в М1-переходе ядра 7Li.

4. Разработаны пакеты программ, позволяющие проводить длительные измерения и контролирующие работу Ge-детектора и активной защиты. Проведена обработка спектров, измеренных в совпадении и антисовпадении с активной защитой, заключающаяся в поиске пика с энергией 478 кэВ, соответствующего первому возбужденному уровню ядра 7Li. Определена вероятность возбуждения первого уровня ядра 7Li мюонами и ядерно-активной компонентой космического излучения.

5. Получено новое ограничение на массу адронного аксиона, составляющее тА< 16 кэВ (90% у.д.). Данный результат является вдвое более строгим, чем полученный в предыдущих работах и практически закрывает окно возможных масс аксиона до значения энергии Ml-перехода ядра Fe (14.4 кэВ), следующего возможного наиболее- интенсивного источника монохроматических солнечных аксионов.

Полученные данные по излучению аксиона в Ml-переходе 125тТе внесены в таблицу «Axion and other light boson searches in nuclear transition», а по поиску солнечных аксионов в таблицу «Invisible axion limits from nucleon coupling» в издании Particle Data Group - "Review of Particle Physics, 2006".

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

Основные результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 7 работах и докладывались на XX Международной конференции по физике нейтрино и астрофизике - «Neutrino-2002» (Мюнхен, 2002), на IV Международной конференции по неускорительной новой физике «NANP-2005» (Дубна, 2005), на 55 конференции по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Санкт-Петербург, 2005).

Мне приятно поблагодарить соавторов выполненных работ. Особенно признательна С.В.Бахланову, А.В.Дербину, А.И.Егорову, И.А.Митропольскому, Л.М.Тухконен и А.Х.Хусаинову.

В первую очередь я благодарна моему научному руководителю, Александру Владимировичу Дербину за внимание, помощь, поддержку на протяжении всей нашей долгой совместной работы и за эффективное

-онаучное руководство.

Я благодарна Антону Ильичу Егорову, соавтору большинства работ, выполненных в ПИЯФ. Благодаря его искусству владения методами

125 шт-' радиохимии оказалось возможным проведение эксперимента с Те.

Я благодарна Ивану Андреевичу Митропольскому, как соавтору и как Ученому секретарю, за внимание и поддержку при написании этой работы.

Я благодарна Анатолию Павловичу Сереброву, руководителю отдела нейтронной физики ПИЯФ, всем сотрудникам отдела нейтронной физики, за оценку моего многолетнего труда и доброжелательное отношение.

Я признательна начальнику отдела полупроводниковых ядерных детекторов Абдурахману Хусаиновичу Хусаинову и всем сотрудникам отдела за помощь в проведении работ.

Я благодарна всем сотрудникам Отделения Нейтронных Исследований, возглавляемого Валерием Васильевичем Федоровым, за доброжелательное отношение.

Заключение.

1..Peccei R.D., Quinn H.R., CP conservation in the presence of pseudoparticles., Phys.Rev.Lett., 1977, V.38., P.1440-1443. ^ 2]. Weinberg S., A new light boson?, Phys.Rev.Lett., 1978., V.40., P.223-226.

2. Wilczek F., Problem-of strong P and T invariance in the presence of ^ instantones., Phys.Rev.Lett., 1978., V.40, P.279-282.4 .Kim J.E., Weak interaction singlet and strong CP invariance., Phys.Rev.Lett., 1979, V.43, P.103-107.

3. Zender A., Axion search in a monochromatic y-transition: a new lower limit for the axion mass., Phys.Lett., 1981, V.104B, P.494-498.

4. Avignone F.T., Baktash C., Barker W.C., et al., Search for axions from the 1115-keV transition of 65Cu., Phys.Rev., 1988, V.37D, P.618-630.

5. F"uilleumier J.L., Boehm F., Hahn A.A., et al., An experimental limit on production of axions in a fission reactor., Phys.Lett., 1981, V.101B, P.341-343.

6. Кетов С.Н., КлимовЮ.В., Николаев С.В., Микаэлян JI.A., и др., Поиски необычных явлений в потоке реакторных антинейтрино., Письма ЖЭТФ, 1986, Т.44, С.114-117.

7. Faissner Н., Frenzel Е., Heinrigs W., Preussger A., Samm D., Samm U., Limit on axion decay into an electron pair., Phys.Lett., 1980, V.96B, P.201-205.

8. Savage M.J., Flippone B.W., Mitchel L.W., New limits on light scalar and pseudoscalar particles produced in nuclear decay. Phys.Rev., 1988, V.37, P.l 134-1141.

9. Wise M.B., Georgi H., Glashow S., SU(5) and the invisible axion., Phys.Rev.Lett. 1981, V.47, P.402-404.

10. Щ.Кар1ап D.B., Opening the axion window, Nucl. Phys., 1985, V.B260, P.215.

11. Moroi Т., Murayama H., Axionic hot dark matter in the hardronic axion window, Phys. Lett., 1998, V. D440, P.69.21 '.Роуз М.Э., Теория разрешенных Р-переходов., в кн. Бета- и гамма-спектроскопия., Физматлит, М., 1959, Р.267-281.

12. Srednicki М. Axion coupling to matter, Nuclear Physics, 1985, V.B260, P.689-700.23~\Житницкий A.P., Сковпень Ю.И., О рождении и регистрации аксионов при прохождении электронов через вещество, Ядерная физика, 1979, Т.29, С.995-1000.

13. SouJcas A., et al., Search for Prompt Neutrinos and New Penetrating Particles from 28-GeV Proton-Nucleus Collisions., Phys.Rev.Lett., 1980, V.44, P.564.

14. Faissner H., et al., Limit on axion decay into an electron-positron pair., Phys. Lett., 1980, V.96B, P.201-205.31 .Sikivie P., Experimental tests of the "invisible" axion., Phys.Rev.Lett., 1983, V.51, P.1415-1417.

15. Sikivie P., Detection rates for "invisible" axion searches., Phys.Rev., 1985, V.D32, P.2988-2991.

16. Wuensh W.U., Depanfilis-Wuensch, Semertzidis V.K., et al., Results of a laboratory search for cosmic axions and other weakly coupled light particles., Phys.Rev., 1989, Y.D.40, P.3153-3167.

17. Hagmann C., Stoeffl W., van Bibber K., et al., A second-generation cosmic axion experiment., in Proc. of the XXXth Rencontre de Moriond "Dark matter in cosmology clocks and tets of fundamental laws"., ed. Frontiers, 1995, P.181-186.

18. Smith P.F., Lewin J.D., Dark matter detection., Phys. Rep., 1990, V.187, P.203.

19. D.Lazarus et al., Search for solar axions., Phys. Rev. Lett. 69 (1992) 2333.. Y.Inoue et al., Search for sub-electronvolt solar axions using coherent conversion of axions into photons in magnetic field and gas helium., Phys. Lett., 2002, V. B536, P. 18

20. Collar J.I. et al, CAST coll., Search for solar axions: The CAST experiment at CERN., hep-ex/0304024, 2003.

21. S.Anriamonie et al, First results from CAST, hep-ex/0411033, 2004.

22. Beltran B. for CAST coll, Search for solar axions : the CAST experiment at CERN., hep-ex/0507007, 2005.

23. AY\.Pascos E.A., Zioutas K., A proposal for solar axion detection via Bragg scattering., Phys. Let., 1994, V.B323, P.367. •

24. Creswick R.J. et al., Theory for the direct detection of solar axions by coherent Primakoff conversion in germanium detectors., Phys. Lett., 1998, V.B427, P.235.

25. Avignone F.T., Abriola D., Brodzinski R.L., et al., First results from SOLAX: a new technique to detect axions from the Sun., ЯФ, 1998, T.61, C. 1237-1242.

26. F.T. Avignone et al., Solar axion experiments using coherent primakoff conversion in single crystals., Nucl.Phys., Proc.Supll., 1999, V. 72, P. 176.

27. Scopel S., et al., Theretical expectations and experimental prospects for solar axions searches with crystal detectors., astro-ph/9810308, 1998.

28. Morales A., et al., Particle dark matter and solar axion searches with a small germanium detector at the Canfranc Underground Laboratory., Astropart. Phys., 2002, V.16, P. 325.

29. Al.Bernabei R. et al., Search for solar axions by Prymakoff effect in Nal crystals., Phys. Lett., 2001, V. B515, P. 6.48\Клапдор-Клайнгротнаус Г.В., Штаудт А. Неускорительная физика элементарных частиц., Москва, Наука, Физматлит, 1997.

30. Minowa М., Inoue I., Asanuma Т., Imamura М., Invisible axion search in 139LaMl transition., Phys.Rev.Lett., 1993, V.71, P.4120-4123.

31. Eidelman S.,et al., (Particle Data Group), Phys. Lett. 2004, V.B592, P.l.

32. Дербин А.А., Егоров A.M., Митрополъский И.А., Муратова В.H., Поиск "невидимого" аксиона в М1-переходе 125тТе., Письма ЖЭТФ, 1997, Т.65, С.576-580.

33. Martin В., Schule R, Chemical effects on internal conversion in Те., Phys. Lett., 1973, V.B47, P.367-368.

34. Davidonis R.Yu. et al., Precision measurements of the intensity ratios of the spectral lines of internal conversion electrons for the 109.27 keV M4 transition in 125Te., Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Fiz. ,1989, V.53, P.31.

35. Bambenyk W., et al., X-Ray Fluorescence Yields, Auger, and Coster-Kronig Transition Probabilities., Rev. Mod. Phys., 1972, V.44, P.716-813.

36. Вerger M.J, Seltzer S.M., Studies in the Penetration of Charges Particles in Matte. Nuclear Science Series Report , 1964, V.39, NAS-NRCPublication 1133., P. 205.

37. Joy D.C., Luo S., An empirical stopping power relationshipfor low-energy electrons. Scanning 1989,V.ll, P.176.69\Joy D.C. A database of electron-solid interaction., http://web.utk.edu/-srcutk, 1999.

38. Дербин A.B., Егоров A.M., Муратова В.И., и др., Поиск нейтрино с массой 17 кэВ в бета-распаде 63Ni., Письма в ЖЭТФ, 1993, Т.58, С.3-6.

39. Дербин А.В., Егоров А.И., Муратова В.Н., Бахланов С.В. Новое ограничение на период двойного p-распада ядер 154Sm, 160Gd, П0Ег и 176Yb на возбужденный уровень 2+ дочерних ядер., ЯФ, 1996, Т.59, С.1-4.

40. Дербин А.В., Егоров А.И., Бахланов С.В., Муратова В.Н., Измерение (3-спектра 45Са с целью поиска отклонений от теоретической формы., Письма ЖЭТФ, 1997, Т.66, С.81-84.

41. Дербин А.В., Егоров А.И., Муратова В.Н., Бахланов С.В., Поиск массивных сильновзаимодействующих частиц с помощью полупроводниковых детекторов, расположенных на поверхности Земли., ЯФ, 1999, Т.62, С.2034-2037.

42. Fisher R.A. On an absolute criterion for fitting frequency curves., Messenger of Math., 1912, V.41, P.155 .

43. Фишер P.A. Статистические методы для исследователей, пер. с англ., Госстатиздат, 1958.

44. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике для научных работников, Москва, Наука, 1977.80\Derhin A., Khusainov A., Muratova V., Muratov О., Rolf A., How to process best CdTe and CdZnTe spectra. Nucl. Instr. Meth., A458, 2001, P. 169-174.

45. Щ.Кар1ап D.B., Opening the axion window., Nucl.Phys., 1985, V.B260, P.215-226.82\Haxton W.C., Lee K.Y., Red-giant evaluation, metallicity and new bounds on hadronic axion., Phys.Rev.Lett., 1991, V.66, P.2557-2560.

46. Tsunoda T. et al., A search for back-to-back eV pairs in the spontaneous-fission disintegration of 252Cf., Eur.Phys.Lett., 1995, v.30, P.273.

47. Hicks K.H., Alburger D.E., Search for a light neutral boson associated with beta decay, Phys.Lett., 1992, V. B276, P. 423.

48. Asanuma T. et al, A search for correlated e+e~ pairs in the decay of241 Am ., Phys.Lett., 1990, V. B237, P.588.

49. De Boer F. W.N., Lehmann J., Steyaert J., Search for a short-lived isoscalar axion with mass between 4 and 15 MeV c"2 .,JPG, 1990,V.16, LI.

50. Bini M. et al, A sensitive search for the emission of a neutral particle in the decay of the first excited state in 160., Phys.Lett., 1989, V. B221, P.99.

51. Datar V.M. et al, Search for short lived neutral particle in the 15.1 MeV isovector transition of 12C., Phys.Rev., 1988,V. C37, P.250.

52. De Boer F. W.N. at al, Search for elusive neutral particles in nuclear decay., J. Phys., 1988, VG.14, L131.

53. Dohner J. et al., . Pair decay of the 2.2-MeV excited state of the deuteron: Limits on light-particle emission., Phys.Rev., 1988 , V. D38, P.2722.

54. Savage M.J., Filippone B.W., MitchellL.W., New limits on light scalar and pseudoscalar particles produced in nuclear decay., Phys.Rev., 1988, V. D37, P.1134.

55. Hallin A.L. et al., Restrictions on a 1.7-MeV Axion from Nuclear Pair Transitions., Phys.Rev.Let.,1986, V. 57, P.2105.

56. Savage M.J. et al., Search for a Short-Lived Neutral Particle Produced in Nuclear Decay., Phys.Rev.Let., 1986, V. 57, P.178.

57. Дербин А.В., Егоров A.M., Митрополъский И.А., Муратова В.Н., Поискп лсолнечного аксиона, излучаемых при Ml-переходе ядер Li*., препринт ПИЯФ-2589, 2004, С. 1-18.

58. Дербин А.В., Егоров А.И., Митрополъский И.А., Муратова В.Н. Поиск солнечных аксионов, излучаемых при Ml-переходе ядер Li*. Письма в ЖЭТФ, 2005, Т.81, С.453-458.

59. Derbin A.V., Egorov A.I., Mitropolsky I.A., Muratova V.N. Search for the Solar Axion Emitted in the Ml- transition of 7Li*. // LV National Conference on Nuclear Physics "Frontiers in the physics of nucleus", St.Petersburg, 2005, P.294.

60. Jakovcic К. et at., A search for solar hadronic axions using Kr, nucl-ex/0402016, 2004.

61. Borexino coll. (Back И.О.,.Muratova V.N.,.) BOREXINO. Solar Neutrino Physics. // DMFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Annual Report 2003, LNGS/EXP-01/04, March 2004, P.l-5.

62. Krcmar M. et al., Search for solar axions using Li., Phys. Rev., 2001, V.D64, P. 115016.

63. Bahcal J.H.I, Pinsonneault M.H., Basu S., Solar models: current epoch and time dependences, neutrinos, and helioseismological properties., Astrophys. J., 2001, V.555, P.990-1012.

64. Горшков Г.В. и др., Естественный нейтронный фон атмосферы и земной коры, М., Атомиздат, 1966.

65. Гордеев КВ., Кардашев Д.А., Малышев А.В., Ядерно-физические константы, М., Госатомиздат, 1963.

66. Ljubicic A., et al., Search for hardronic axion using axioelectric effect., hep-ex/0403045, 2004.