Низкофоновый спектрометр быстрых нейтронов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

003447687

На правах рукописи

АБДУРАШИТОВ Джонрид Нариманович

Низкофоновый спектрометр быстрых нейтронов

специальность 01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

0 2 ОКТ 2008

003447687

На правах рукописи

АБДУРАШИТОВ Джонрид Нариманович

Низкофоновый спектрометр быстрых нейтронов

специальность 01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Работа выполнена в Институте ядерных исследований Российской академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук

В.Н.Гаврин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук доктор физико-математических наук

С.П.Михеев А.Г.Долголенко

Ведущая организация:

Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского (ГНЦ РФ — ФЭИ)

на заседании Диссертационного совета Д 002.119.01

Института ядерных исследований РАН

по адресу: Москва, проспект бОлетия Октября, д. 7а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института ядерных исследований РАН

Защита состоится «.

16.1

Автореферат разослан «

1 6.0 9.2008

2008 г.

"Ученый секретарь

Диссертационного Совета

кандидат физико-математических наук

Б. А.Тулупов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Цель работы. Целью работы является изложение и защита методики, разработанной для измерения плотности потока и энергетического распределения быстрых нейтронов па уровне Ю-7 см-2 с-1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ с использованием низкофонового спектрометра быстрых нейтронов.

Актуальность работы. В последние десятилетия бурное развитие получили масштабные неускорительные эксперименты по исследованию свойств нейтрино, по поиску частиц темной материи и процесса двойного безнейтринного /З-распада. В этих экспериментах имеют дело с очень редкими событиями, так что их невозможно проводить на поверхности земли по причине мощного фона космических лучей. За последние 40 лет было построено несколько крупных подземных лабораторий. Среди самых известных можно перечислить многоцелевые детекторы шахты Камиока в Японии, лабораторию Гран-Сассо в автомобильном тоннеле в Италии, никелевую шахту в местечке Садбэри, Канада, а также Баксанскую нейтринную обсерваторию, расположенную в горах Северного Кавказа в России. Все они расположены на глубине в несколько тысяч метров водного эквивалента, обеспечивающей подавление потока мюонов космических лучей в миллиарды раз. На такой глубине существенным становится фон окружающих горных пород, в частности, ультранизкий поток быстрых нейтронов. Планирование чувствительного подземного эксперимента и интерпретация его результатов невозможна без учета вклада фоновых быстрых нейтронов в полезный сигнал. В настоящей диссертации представлены прибор и методика, позволяющие с высокой точностью измерить фон быстрых нейтронов от горных пород.

Новизна работы. Предлагаемая методика измерения ультранизких потоков быстрых нейтронов впервые разработана и использована в применении к условиям подземных помещений глубокого заложения. Впервые измерены плотность потока и энергетическое распределение фоновых быстрых нейтронов в подземных лабораториях Баксанской нейтринной обсерватории.

Существенный личный вклад диссертанта в представляемую работу не вызывает сомнений и заключается в следующем. Абдурашитов Д.Н. совместно с Янцем В.Э. принял участие в изготовлении и сборке отдельных элементов детекторной части спектрометра. Абдурашитов совместно с соавторами Шихиным A.A. и Калиховым A.B. принял непосредственное активное участие в разработке концепции системы регистрации, основанной на двухканальном цифровом осциллоскопе, и соответствующего программного обеспечения. Абдурашитов лично разработал оригинальный алгоритм записи кадров совпадающих событий в режимах измерений

и калибровки; алгоритм позволяет измерять собственный фон детектора и фон случайных совпадений одновременно с измерением нейтронного сигнала. Абдурашитов лично разработал методику обработки и статистического анализа данных измерений. Непосредственное участие Абдурашитов совместно с Матушко A.B. принял в разработке алгоритма компьютерного моделирования, в результате которого получены функция отклика и эффективность детектора. Все измерения, представленные в диссертации, проведены под общим научным руководством и с прямым участием Аб-дурашитова. Кроме того, Абдурашитовым лично обработаны данные всех измерений, представленных в диссертации, проведен статистический их анализ и оформлены результаты.

Практическая и научная ценность работы.

1. Простая и эффективная методика, предлагаемая в данной работе, позволяет измерить плотность потока и спектр быстрых нейтронов на уровне Ю-7 см-2 с-1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ в условиях подземных помещений с минимальными дополнительными средствами подавления 7-фона.

2. Высокая эффективность регистрации детектора, составляющая ~10% в области 1-10 МэВ, позволяет проводить измерения фона быстрых нейтронов за относительно короткий промежуток времени (1-2 недели).

3. Принципиальной отличительной особенностью методики является способность к измерению фона детектора одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов.

4. Другой принципиальной отличительной особенностью методики является способность к измерению плотности потока подпороговых (01 МэВ) нейтронов одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов.

5. Разработанная методика может быть применена для проведения долговременного мониторинга быстрых нейтронов в низкофоновых экспериментах, а также для паспортизации подземных помещений.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработан, изготовлен и успешно испытан низкофоновый детектор быстрых нейтронов на основе жидкого органического сцинтиллятора в комбинации с гелиевыми пропорциональными счетчиками.

2. Разработана и успешно испытана простая и эффективная методика измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов в подземных условиях.

3. Проведены измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов в подземном комплексе Галлий-Германиевого Нейтринного Телескопа (ГГНТ) и в НизкоФоновой Лаборатории Глубокого Заложения (НФЛГЗ) Баксапской нейтринной обсерватории (БНО), Приэльбру-сье, а также в помещениях проекта СИРР в шахте Пихасалми, Финляндия.

4. Показано, что на основе комбинации жидкого органического сцин-тиллятора с гелиевыми счетчиками и с использованием разработанной методики возможно планирование долговременного мониторинга быстрых нейтронов в низкофоновых экспериментах, а также паспортизация подземных помещений.

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались па Баксадских школах «Частицы и космология» (1999, 2001); на конференциях КАОТ и КАОТШО (ОИЯИ, Дубна, 1999, 2000); на конференции «ШШРЕС 2000» (Италия, 2000); на конференции «ТАиР 2001» (Италия, 2001) на семинарах в БНО (Приэльбрусье, п. Нейтрино), ФИ АН (Москва), ИЯИ (Москва).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 82 страницах, включая 26 рисунков, 7 таблиц и список литературы, содержащий 90 наименований. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения и списка литературы.

Введение содержит обзор теоретической мотивации и современного состояния исследований фундаментальной физики, проводимых в подземных лабораториях. На примере распада протона показано, что при поиске столь редкого события требуется значительное подавление фона космических лучей, в первую очередь, за счет проведения экспериментов глубоко под землей. В самом общем виде дана характеристика источников естественного радиоактивного фона в подземных лабораториях глубокого заложения. В первом приближении показан существенный вклад быстрых нейтронов в общий радиоактивный фон и одновременно указано на принципиальные трудности измерений ультранизких потоков фоновых быстрых нейтронов.

Формулируются основные цели и задачи, решаемые в диссертации. Перечислены основные положения, выносимые на защиту. Приведено краткое описание последующих глав.

В главе 1 приводится описание фундаментальных экспериментов подземной физики, в которых фон быстрых нейтронов играет значительную роль. В разделе 1.1 изложены современные представления о феномене темной материи во Вселенной. В параграфе 1.1.1 рассмотрены свидетельства существования темной материи, в параграфе 1.1.2 приведены различные гипотезы о составляющих ее элементах. Раздел 1.2 представляет собой обзор экспериментальных попыток поиска темной материи. Параграф 1.2.1 содержит описание поиска звездных массивных объектов как основной компоненты темной материи в Галактике, в параграфе 1.2.2 описывается состояние экспериментов по поиску солнечных аксионов. Основной упор делается на подземные установки, которые заняты поиском слабовзаимо-действующих массивных частиц \VTMP (параграфы 1.2.3 и 1.2.4) и для которых фон быстрых нейтронов представляет существенную опасность. В разделе 1.3 кратко излагаются теоретические обоснования процесса двойного безнейтринного /3-распада, раздел 1.4 содержит обзор современных подземных экспериментов по его поиску.

В главе 2 в общем виде рассмотрена проблема фона быстрых нейтронов в подземных лабораториях. В первую очередь, в разделе 2.1 перечислены основные источники быстрых нейтронов глубоко под землей с краткой характеристикой их интенсивности и спектра. В параграфе 2.1.1 охарактеризована генерация нейтронов мюонами космических лучей. Параграф 2.1.2 описывает потоки нейтронов деления ядер и- ТЪ радиоактивных рядов, содержащихся в горных породах. В параграфе 2.1.3 излагается процесс генерации нейтронов в (а, п)-реакциях на легких элементах, в которых источником а-частиц служат те же ядра уран-ториевых рядов. Сравнение ожидаемых значений плотности потока фоновых нейтронов от различных источников приводит к выводу о том, что на больших глубинах (1000 м.в.э и глубже) основной вклад в поток дают делительные нейтроны и нейтроны от (а, -и)-реакций. В разделе 2.2 приводится обзор современного состояния экспериментальных попыток измерения фона быстрых нейтронов на уровне 10_г,-10~7 см-2 с-1 в области энергий 1-25 МэВ в различных подземных лабораториях. В параграфе 2.2.1 описывается радиохимический эксперимент по измерению фона быстрых нейтронов с использованием пороговой реакции 40Са(п,а)37Аг, идущей при энергиях нейтронов выше 3 МэВ. Мишенью в этой работе служил обезвоженный щавелевокислый кальций СаС^Од. Измеряя скорость распада 37Аг, извлекаемого из мишени после экспозиции фоновыми нейтронами, можно судить о потоке нейтронов в месте расположения детектора. Достоинством такого способа измерения является нечувствительность к внешнему 7-фону в широких пределах, недостаток - отсутствие информации о спектре. В параграфе 2.2.2 дается описание эксперимента по измерению нейтронного фона

посредством нескольких пропорциональных счетчиков, заполненных 3Не и помещенных в органический замедлитель. Несмотря на относительную простоту методики, очевидным ее недостатком является полное отсутствие прямой информации о спектре быстрых нейтронов. Авторы работы оценивают область чувствительности детектора как 0.5-10 МэВ. В параграфе 2.2.3 обсуждаются детекторы на основе органических сцинтилляторов при условии полного поглощения нейтрона в объеме детектора. В этом случае мерой энергии нейтрона служит количество света, излучаемого в сцин-тилляторе протонами отдачи, которые образуются в процессе замедления нейтрона. Самым серьезным ограничением этого способа измерения фона быстрых нейтронов является высокая чувствительность таких детекторов к 7-фону. Для подавления 7-фона, в свою очередь, применяются различные средства, такие как дискриминация по форме световой вспышки. В качестве примера приводится описание детектора, состоящего из 32-х цилиндрических секций, заполненных примерно 1 л сциптиллятора ВС501А производства Bicron Corp. Каждая секция обернута кадмиевой фольгой и просматривается с обоих торцов быстрыми ФЭУ, обеспечивающими спектрометрию и дискриминацию по форме сигнала. Наличие кадмия дает возможность формировать «метку захвата» замедлившегося нейтрона по реакции (п,7) и, тем самым, выделять события с полным поглощением нейтрона в детекторе среди множества прочих событий. В этом случае быстрый нейтрон оставляет уникальную сигнатуру в виде двух совпадающих в течение нескольких десятков мкс сигналов ФЭУ — замедление в сциптилляторе и захват ядрами кадмия. Авторы детектора оценивают область чувствительности как 1-10 МэВ. В качестве недостатка можно отметить длительное время набора статистики и необходимость пассивной защиты. В параграфе 2.2.4 приводится другой способ формирования «метки захвата» замедлившегося нейтрона, реализованный путем введения в органический сцинтиллятор добавки в виде растворимого соединения 6Li. Один из примеров — измерение нейтронного фона с применением жидкого сциптиллятора типа NE-320 объемом 8 л (10 х 10 х 80 см) с небольшой добавкой 6Li. В этом случае уникальной сигнатурой служат два совпадающих в течение 1-50 мкс сигнала ФЭУ — замедление и захват на flLi. Недостатки этого детектора те же — длительное время набора статистики и необходимость пассивной защиты. В разделе 2.3 результаты измерений фона быстрых нейтронов, проведенных указанными способами в различным подземных лабораториях, сведены в одну таблицу.

Глава 3 представляет собой описание спектрометра быстрых нейтронов, разработанного и изготовленного в ИЯИ РАН. В разделе 3.1 поясняется конструкция детекторной части спектрометра, которая состоит из жидкого органического сцинтиллятора, просматриваемого тремя фотоумно-

жителями (ФЭУ), и девятнадцати пропорциональных счетчиков, наполненных 3Не (нейтронные счетчики - НС) и распределенных равномерно по объему сцинтиллятора. Корпус детектора выполнен из нержавеющей стали. Объем цилиндрического бака (360x360 мм), заполненного сцинтил-лятором, составляет около 30 л. Для увеличения светосбора стенки и дно сцинтилляциониого бака армированы тефлоном. Каждый счетчик внутри бака армирован также алюминиевой фольгой. Иллюминатор выполнен из органического стекла и накрыт пластиной из тефлона с окнами, предназначенными для улучшения светосбора и крепления фотоумножителей. Раздел 3.2 описывает принцип действия детектора. Быстрые нейтроны (>1 МэВ), попадая в сцинтиллятор, замедляются до тепловой энергии и диффундируют внутри детектора до тех пор, пока не захватятся нейтронным счетчиком или протонами сцинтиллятора, или покинут детектор. Интенсивность световой вспышки от совокупности протонов отдачи, производимых во время замедления нейтрона, в среднем пропорциональна начальной энергии нейтрона. Часть замедленных нейтронов захватывается ядрами 3Не в нейтронных счетчиках, которые излучают заряженные частицы посредством реакции 3He(n,p)t, £',,=574 кэВ, £¿—191 кэВ. Таким образом, сигнатура подобного события представляет собой световую вспышку в сцинтилляторе, сопровождаемую захватом в нейтронном счетчике через некоторое время задержки. Эта задержка обусловлена средним временем жизни замедленного нейтрона внутри детектора и определяется, главным образом, его конструкцией. В частности, для данного детектора Т] j2 составляет ~50 мкс. В разделе 3.3 приводится описание системы регистрации. С целью упрощения сигналы от всех ФЭУ и НС объединены в два независимых канала, названных «канал ФЭУ» и «канал НС» соответственно. Схемные решения малосигнальной электроники выбраны с учетом достижения оптимального соотношения сигнал/шум. Для уменьшения шумов основное усиление первичных сигналов производится преду-силителями до их объединения. Сигнал в канале НС служит триггером в основном режиме работы системы — измерения фона быстрых нейтронов. Базовым элементом системы регистрации является двухкапальный цифровой осциллоскоп ЛА-н10М5 (100 МГц, 8 бит)с интерфейсом PC/AT, выпускаемый российской компанией «Руднев-Шиляев». Полная форма импульсов событий в каналах ФЭУ и НС записывается одновременно в каждом канале осциллоскопа. Кадр записывается в выбранном временном интервале, включающем периоды до и после триггера, которые называются предыстория и история соответственно. Этот временной интервал может быть подстроен с помощью алгоритма сбора в широком интервале (от 2 мкс до 2 мс). Обычно момент времени срабатывания триггера, которому соответствует захват в нейтронном 3Не счетчике, устанавливается

в середину кадра осциллоскопа [—160;+160] мкс. Таким образом, быстрое событие ФЭУ, коррелированное с отсчетом 3Не, должно произойти до пего в интервале [—160;0] мкс, а некоррелированное событие ФЭУ может произойти с одинаковой вероятностью в любом месте кадра. Раздел 3.4 характеризует чувствительные элементы спектрометра. Жидкий сциитиллятор аналогичен N13-213 и имеет плотность 0.84 г/см3, концентрацию водорода 136 г/кг, длительность переднего фронта вспышки 3 не, световыход не менее 40% от антрацена и температуру воспламенения 80 °С. Сциитиллятор просматривается тремя фотоумножителями ФЭУ-173 производства завода «Экран», Новосибирск. В качестве захватчика тепловых нейтронов в детекторе применены нейтронные счетчики СНМ-18 промышленного производства. Девятнадцать счетчиков (30x300 мм), заполненные смесью 3Не+4%Аг под давлением 4 атм, смонтированы в изолированных колодцах во внутреннем объеме бака. В разделе 3.5 дается описание методики расчета эффективности регистрации детектора, в которую входят две величины. Вероятность такого исхода, когда нейтрон в процессе замедления остается в геометрических пределах детектора, зависит от первоначальной энергии нейтрона. Вероятность захвата нейтронов, замедлившихся и оставшихся в объеме детектора, в гелиевых счетчиков практически не зависит от исходной энергии нейтрона и составляет езахв = (20 ± 1)%. В разделе 3.6 излагается методика калибровки энергетических шкал в каналах: НС (параграф 3.6.1) и ФЭУ (параграф 3.6.2). Канал НС калибруется источником нейтронов Ри-Ве, канал ФЭУ - источником 60Со. Дается пересчет значений энергий электронной шкалы в истинную энергию нейтрона в канале ФЭУ. Указываются два режима измерений, отличающихся различным диапазоном энергий нейтрона в зависимости от усиления в канале ФЭУ: 1.5-12.0 МэВ и 12-25 МэВ. Параграф 3.6.3 описывает связь совпадающих событий в каналах НС и ФЭУ при облучении детектора источником быстрых нейтронов Ри-Ве. Показывается, что время жизни нейтрона в объеме детектора после замедления до захвата на 3Не составляет Т] /2 = 50 ±2 мкс. Раздел 3.7 содержит характеристики и примеры всевозможных событий, записываемых в файлы данных в процессе измерений. Подробное описание алгоритма обработки данных и выявления сигнала быстрых нейтронов приведено в разделе 3.8.

Глава 4 содержит описание измерений фона быстрых нейтронов, проведенных в некоторых подземных лабораториях с использованием этого спектрометра. В разделе 4.1 дается описание измерений нейтронного фона в подземных помещениях Баксанской нейтринной обсерватории в Приэль-брусье. Показано, что скорость счета и энергетический спектр коррелированных событий незащищенного детектора в камере ГГНТ практически совпадают с собственным фоном. Это приводит к оценке верхней грани-

цы плотности потока быстрых нейтронов в ГГНТ, которая оказывается меньше 1.4-10~7 см-2 с-1 выше 1 МэВ. В то же время в открытой горной выработке скорость коррелированных событий за вычетом собственного фона составила (1.4±0.3) час-1, что соответствует плотности потока (7.2±1.2)-10-7 см-2 с-1 выше 1 МэВ. Раздел 4.2 содержит описание измерений фона нейтронов на различных уровнях шахты Пихасалми в Финляндии. В этом же разделе в качестве примера подробно разбирается один набор данных с последующей его обработкой. Показано, что в процессе измерений даже без применения специальных методов подавления 7-фона (например, дискриминации по форме световой вспышки) в отклике детектора отчетливо просматривается сигнал быстрых нейтронов. Демонстрируется возможность измерения плотности потока нейтронов с энергиями ниже порога регистрации в канале ФЭУ, что в данных измерениях соответствует 1.5 МэВ протона отдачи. В интервале энергий от 1.5 до 12.0 МэВ плотность потока нейтронов на различных уровнях шахты лежит в диапазоне (5-16)-10~7 см-2 с-1. Плотность потока нейтронов с энергиями 0-1.5 МэВ колеблется в пределах (26-42)-10~7 см-2 с-1. Статистическая неопределенность результатов составляет около 10%.

В последней главе 5 результаты измерений обсуждаются с точки зрения методических особенностей. Вводится понятие удельного сечения, определяемое как усредненное на определенном интервале энергий быстрых нейтронов сечение детектора, приведенное к единице массы чувствительной среды. При таком определении удельное сечение совокупно характеризует чувствительность детектора к быстрым нейтронам и к фону. Показывается, что по этому ключевому параметру детектор ИЯИ превосходит имеющиеся в мире аналоги более чем на порядок. Это приводит к тому, что при плотности потока фоновых быстрых нейтронов порядка 10~с см-2 с 1 скорость счета детектора оказывается ~1 час-1 и выше, в то время как у других детекторов в лучшем случае она составляет ~1 сут-1.

В заключении приводятся основные выводы и положения диссертации, выносимые на защиту.

Основные результаты, полученные в диссертации:

1. Разработан, изготовлен и успешно испытан сверхнизкофоновый детектор быстрых нейтронов на основе жидкого органического сцин-тиллятора в комбинации с гелиевыми пропорциональными счетчиками. Высокая эффективность регистрации детектора, составляющая ~10% в области 1-10 МэВ, позволяет проводить измерения фона быстрых нейтронов за относительно короткий промежуток времени (12 недели). Показано, что по значению удельного сечения, совокупно

характеризующего чувствительность детектора к быстрым нейтронам и к фону, детектор на порядок и более превосходит лучшие мировые аналоги.

2. Разработана и успешно испытана простая и эффективная методика измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов. Методика позволяет измерить плотность потока и спектр быстрых нейтронов на уровне Ю-7 см-2 с-1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ в' условиях подземных помещений с минимальными дополнительными средствами подавления 7-фона. Принципиальной отличительной особенностью методики является способность к измерению фона детектора одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов. Другой особенностью методики является способность к измерению плотности потока подпороговых (0-1 МэВ) нейтронов одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов.

3. Проведены измерешш сверхнизких потоков быстрых нейтронов в подземном комплексе Галлий-Германиевого Нейтринного Телескопа (ГГНТ) и в НизкоФоновой Лаборатории Глубокого Заложения (НФЛГЗ) Баксанской нейтринной обсерватории (БНО), Приэльбру-сье, а также в помещениях проекта CUPP в шахте Пихасалми, Финляндия. Показано, что за относительно короткое время отдельного измерения (10-20 суток) при плотности потока быстрых нейтронов порядка Ю-' см-2 с-1 и ниже в области энергий 1- 25 МэВ в условиях подземных помещений с минимальными дополнительными средствами подавления 7-фона статистическая обеспеченность результатов измерений оказывается на уровне 10%.

4. Показано, что на основе комбинации жидкого органического сцин-тиллятора с гелиевыми счетчиками и с использованием разработанной методики возможно планирование долговременного мониторинга быстрых нейтронов в низкофоновых экспериментах, а также паспортизация подземных помещений.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Д.Н. Абдурашитов, В.Н. Гаврин, Г.Д. Ефимов и др., «Спектрометр быстрых нейтронов», Приб. и техн. эксп. 6 (1997), 5

2. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al, «Events registration in a fast neutrons spectrometer», X-th International School PARTICLES and COSMOLOGY, Apr. 1999

n

3. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al, «Fast Neutron Flux Measurements in the Underground Facilities at Baksan», in Proceed, of the 2'"1 Int. Conf. on Non-Accelerator New Physics (NANP-99), Dubna, Russia; опубл. в Яд. Физ. 63 (2000), 1349

4. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al., «High-sensitive spectrometer of fast neutrons and the results of fast neutron background flux measurements at the gallium-germanium solar neutrino experiment (SAGE)», in Proceed, of the Int. Workshop on Non-Accelerator New Physics in Neutrino Observations (NANPINO-2000), Dubna, Russia; publ. in Part, and Nucl. Lett. 6[109] (2001), 53

5. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al, «Measurement of fast neutron background in SAGE», in Proceed, of the l~ih Int. Workshop on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP-2001), Gran-Sasso, Italy; publ. in Nucl. Phys. В 110 (2002), 320

6. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al, «High-sensitive spectrometer of fast neutrons and the results of fast neutron background flux measurements», in Proceed, of the Int. Workshop on Neutron Field Spectrometry in Science, Technology and Radiation Protection (NEUSPEC 2000), Pisa, Italy; publ. in NIM A 476 (2002), 322

7. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, V.L. Matushko et al., «Measurement of Neutron Background at the Pyhäsalmi mine for CUPP Project, Finland», submitted to Nucl. Instr. and Meth.; see also nucl-ex/0607024

Ф-т 60x84/8 Уч -изд л. 0,9 Зак № 21924 Тираж 100 экз Бесплатно Отпечатано на компьютерной издательской системе Издательский отдел Института ядерных исследований Российской академии наук 117312, Москва, проспект 60-летия Октября, 7а

Введение

ГЛАВА 1. Эксперименты подземной физики

1.1 Темная материя

1.1.1 Свидетельства существования темной материи.

1.1.2 Кандидаты на темную материю.

1.2 Эксперименты по поиску темной материи.

1.2.1 Барионная темная материя в Галактике.

1.2.2 Поиски аксионов.

1.2.3 Основы прямого детектирования WIMP.

1.2.4 Статус и перспективы прямого поиска WIMP.

1.3 Двойной безнейтринный /?-распад — основные представления

1.4 Эксперименты по поиску (3(3(О^)-распада: настоящее и будущее

ГЛАВА 2. Фон быстрых нейтронов в подземных лабораториях

2.1 Источники быстрых нейтронов.

2.1.1 Генерация нейтронов мюонами.

2.1.2 Спонтанное деление.

2.1.3 Генерация нейтронов в (а, гг)-реакциях.

2.2 Методики и детекторы, особенности измерений.

2.2.1 Радиохимические детекторы.

2.2.2 3Не/10В счетчики в замедлителе.

2.2.3 Органические сцинтилляторы.

2.2.4 Органические сцинтилляторы с добавкой 6Li.

2.3 Результаты измерений в различных подземных лабораториях

ГЛАВА 3. Спектрометр быстрых нейтронов ЛГГНТ, ИЯИ РАН

3.1 Конструкция.

3.2 Принцип работы.

3.3 Система регистрации

3.4 Чувствительные элементы

3.5 Эффективность

3.6 Калибровка энергетических шкал и времени задержки.

3.6.1 Канал НС.

3.6.2 Канал ФЭУ.

3.6.3 Коррелированные события.

3.7 Характеристика сигналов и дискриминация

3.7.1 Нормальные сигналы.

3.7.2 Фоновые сигналы.

3.7.3 Дискриминация.

3.8 Техника обработки данных.

ГЛАВА 4. Измерения плотности потока и спектра фоновых нейтронов

4.1 Измерение фона быстрых нейтронов в БНО, Россия.

4.1.1 Нейтронный фон ГГНТ.

4.1.2 Нейтронный фон НФЛГЗ.

4.2 Центр подземной физики в шахте Пихасалми

4.2.1 Набор данных.

4.2.2 Пример обработки данных.

4.2.3 Результат измерений.

ГЛАВА 5. Сравнение с другими детекторами

Начиная с пионерской работы по измерению потока солнечных нейтрино, выполненной Р. Дэвисом с коллегами в золотоносной шахте в Хоумстейке [1], США, использование подземных лабораторий в фундаментальных исследованиях становится обычным явлением. В конце 20-го столетия получили развитие масштабные эксперименты по поиску редких событий, которые невозможно проводить на поверхности по причине мощного фона космических лучей. За последние 40 лет было построено несколько крупных подземных лабораторий. Среди самых известных можно перечислить многоцелевые детекторы шахты Камиока в Японии, лабораторию Гран-Сассо в автомобильном тоннеле в Италии, никелевую шахту в местечке Садбэри, Канада, а также Баксанскую нейтринную обсерваторию, расположенную в горах Северного Кавказа в России. Все они расположены на разных глубинах (см. Рис. 1). Исследования, проводимые в этих и других лабораториях, имеют целью решение фундаментальных проблем физики элементарных частиц, в первую очередь нейтрино, а также астрофизики и космологии. В главе 1 характер этих проблем будет рассмотрен подробнее. Проведение фундаментальных исследований, связанных с поиском очень редких событий, невозможно в лабораториях, размещенных на поверхности Земли. Рассмотрим экспериментальную ситуацию на примере распада протона. В соответствии с Эи(5)-моделыо основным каналом распада является процесс [2] р е+ + 7г°, идущий с нарушением барионного числа на единицу. Благодаря большой массе промежуточного бозона процесс имеет время жизни порядка 1032 лет. Как следствие, в детекторе, состоящем из одной тонны чистой воды (примерно 1029 нуклонов), можно ожидать не более одного распада за десятилетие. С другой стороны, у Земли поток космических лучей таков, что ско

Рис. 1. Глубина заложения наиболее известных подземных лабораторий [3] рость счета только атмосферных мюонов в таком детекторе на уровне моря составит ~ 102 сек-1, или 109 год-1. Таким образом, для проведения измерений времени жизни протона необходимо размещать детектор глубоко под землей либо под водой, обеспечивая подавление потока мюонов в десятки и сотни миллиардов раз. Такое подавление обеспечивает толща породы в несколько тысяч метров водного эквивалента. На больших глубинах (20003000 м.в.э. и более) интенсивность мюонов космических лучей падает до значений ~ Ю-7 см-2 с-1 и ниже, что сравнимо с потоком фоновых нейтронов, порождаемых естественными радиоактивными И-ТЬ рядами в окружающих горных кристаллических породах. Таким образом, существенным источником фона в подземных экспериментах по регистрации солнечных нейтрино, поиску двойного безнейтринного /^-распада и темной материи становятся быстрые нейтроны с энергией более 1 МэВ, генерируемые в горных породах и конструкционных материалах а-частицами элементов уранового и ториевого рядов. Особый интерес для подземных лабораторий представляет энергетическое распределение быстрых нейтронов, основным источником которых служат (а, п)-реакции на легких элементах. Нейтроны от спонтанного деления 238и также дают вклад в интегральный поток порядка 15-20%. Оценка этого вклада в фон обычно расчитывается на основе измеренных концентраций и~ТЬ и химического состава окружающих горных пород. В главе 2 процессы генерации быстрых нейтронов будут рассмотрены более подробно.

Расчеты плотности потока и спектра фоновых быстрых нейтронов в условиях подземных лабораторий требуют тщательного изучения химического состава окружающих горных пород и исследования содержания элементов и-ТЬ рядов. Такой подход не представляет особых затруднений, тем не менее он не свободен от возможных систематических погрешностей, связанных, например, со специфическим распределением следов урана в слое пород, окружающих помещение, или же с наличием грунтовой воды, искажающей исходный спектр нейтронов. Поэтому прямое измерение спектра и плотности потока фоновых нейтронов представляется совершенно необходимым при точном учете фоновых процессов. Разумеется, измерение характеристик потока нейтронов на уровне ~10-6 см-2 с-1, который наблюдается глубоко под землей, является нетривиальной задачей, особенно с учетом высокого 7-фона, превышающего поток нейтронов на несколько порядков. Поэтому решение такой задачи требует нестандартных подходов. Один из таких подходов, сочетающий простоту измерений, высокую чувствительность и надежность результатов, представляется в настоящей работе.

Характеристика представляемой работы

Целью диссертации является изложение и защита методики измерения плотности потока и энергетического распределения быстрых нейтронов на уровне

Ю-7 см-2 с-1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ с использованием низкофонового спектрометра быстрых нейтронов.

Новизна работы состоит в том, что предлагаемая методика измерения ультранизких потоков быстрых нейтронов впервые разработана и использована в применении к условиям подземных помещений глубокого заложения.

Практическая и научная ценность работы.

1. Простая и эффективная методика, предлагаемая в данной работе, позволяет измерить плотность потока и спектр быстрых нейтронов на уровне Ю-7 см-2 с-1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ в условиях подземных помещений с минимальными дополнительными средствами подавления 7-фона.

2. Высокая эффективность регистрации детектора, составляющая ~ 10% в области 1-10 МэВ, позволяет проводить измерения фона быстрых нейтронов за относительно короткий промежуток времени (1-2 недели).

3. Принципиальной отличительной особенностью методики является способность к измерению фона детектора одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов.

4. Другой принципиальной отличительной особенностью методики является способность к измерению плотности потока подпороговых (0-1 МэВ) нейтронов одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов.

5. Разработанная методика может быть применена для проведения долговременного мониторинга быстрых нейтронов в низкофоновых экспериментах, а также для паспортизации подземных помещений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработана и успешно испытана простая и эффективная методика измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов в подземных условиях.

2. Разработан, изготовлен и успешно испытан сверхнизкофоновый детектор быстрых нейтронов на основе жидкого органического сцинтиллято-ра в комбинации с гелиевыми пропорциональными счетчиками.

3. Проведены измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов в подземном комплексе Галлий-Германиевого Нейтринного Телескопа (ГГНТ) и в НизкоФоновой Лаборатории Глубокого Заложения (НФЛГЗ) Бак-санской нейтринной обсерватории (БНО), Приэльбрусье, а также в помещениях проекта С11РР в шахте Пихасалми, Финляндия.

4. Показано, что на основе комбинации жидкого органического сцинтил-лятора с гелиевыми счетчиками и с использованием разработанной методики возможно планирование долговременного мониторинга быстрых нейтронов в низкофоновых экспериментах, а также паспортизация подземных помещений.

Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста и заключения.

Основные результаты, полученные в настоящей работе.

1. Разработана и успешно испытана простая и эффективная методика измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов. Методика позволяет измерить плотность потока и спектр быстрых нейтронов на уровне Ю-7 см-2 с"1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ в условиях подземных помещений с минимальными дополнительными средствами подавления 7-фона. Принципиальной отличительной особенностью методики является способность к измерению фона детектора одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов. Другой особенностью методики является способность к измерению плотности потока подпороговых (0-1 МэВ) нейтронов одновременно с измерением сигнала быстрых нейтронов.

2. Разработан, изготовлен и успешно испытан сверхнизкофоновый детектор быстрых нейтронов на основе жидкого органического сцинтилля-тора в комбинации с гелиевыми пропорциональными счетчиками. Высокая эффективность регистрации детектора, составляющая ~10% в области 1-10 МэВ, позволяет проводить измерения фона быстрых нейтронов за относительно короткий промежуток времени (1-2 недели). Показано, что по значению удельного сечения, совокупно характеризующего чувствительность детектора к быстрым нейтронам и к фону, детектор на порядок и более превосходит лучшие мировые аналоги.

3. Проведены измерения сверхнизких потоков быстрых нейтронов в подземном комплексе Галлий-Германиевого Нейтринного Телескопа (ГГНТ) и в НизкоФоновой Лаборатории Глубокого Заложения (НФЛГЗ) Бак-санской нейтринной обсерватории (БНО), Приэльбрусье, а также в помещениях проекта СиРР в шахте Пихасалми, Финляндия. Показано, что за относительно короткое время отдельного измерения (10-20 суток) при плотности потока быстрых нейтронов порядка 10~7 см-2 с-1 и ниже в области энергий 1-25 МэВ в условиях подземных помещений с минимальными дополнительными средствами подавления 7-фона статистическая обеспеченность результатов измерений оказывается на уровне 10%.

4. Показано, что на основе комбинации жидкого органического сцинтил-лятора с гелиевыми счетчиками и с использованием разработанной методики возможно планирование долговременного мониторинга быстрых нейтронов в низкофоновых экспериментах, а также паспортизация подземных помещений.

В заключение автор хотел бы выразить искреннюю благодарность научному руководителю В.Н. Гаврину за неоценимую поддержку, постоянное внимание к работе и критические замечания. Автор ценит неподдельный интерес, обсуждения и конструктивную критику особенностей методики и детектора со стороны В.В. Кузьминова. Особую признательность автор выражает В.Э. Янцу, чьи плодотворные идеи по составу и конструкции детектора, а также мастерское их воплощение в реальную установку, легли в основу настоящей работы. Автор отмечает также, что без активного и творческого участия A.A. Шихина в разработке и создании узлов малосигнальной электроники значительные результаты, достигнутые в работе, вряд ли были возможны. Автор особо благодарен A.B. Калихову за разработку качественного программного обеспечения, полностью соответствующего задачам низкофоновых измерений. Автор благодарен A.A. Смольникову, A.A. Клименко, B.JI. Матушко, Ю. Пелтониеми, Т. Керанен и Б. Брусила за эффективное и плодотворное сотрудничество. Кроме того, автор выражает признательность Т.В. Ибрагимовой, А.И. Берлеву, С.В. Гирину, В.В. Горбачеву и многим другим сотрудникам ИЯИ РАН за обсуждения и критические замечания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. R. Davis, Jr., D.S. Harrner and K.C. Hoffman, «Search for Neutrinos from the Sun», Phys. Rev. Lett., 20 (1968), 1205

2. P. Langacker, «Grand unified theories and proton decay», Phys. Rep., 72 (1981), 185

3. Г.В. Клапдор-Клайнгротхаус и К. Цюбер, «Астрофизика элементарных частиц». Пер. с нем./ Под ред. В.А. Беднякова. — М.: Редакция журнала «Успехи физических наук», 2000

4. Дж. Бакал, «Нейтринная астрофизика». Пер. с англ./ Под ред. Г.Т.Зацепина и Л.И. Мирошниченко. — М.: Мир, 1993

5. T.S. van Albada, J.N. Bahcall, К. Begeman and R. Sancisi, «Distribution of dark matter in the spiral galaxy NGC 3198», Astrophys. J. 295 (1985), 305

6. V. Trimble, «Dark matter: past, present and future», in Proc. of the First International Symposium on Sources of Dark Matter in the Universe, Bel Air, California, 1994; World Scientific, Singapore (1995), 56

7. D.N. Spergel, R. Bean, O. Dore et al., «Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology», eprint arXiv:astro-ph/0603449, submitted to Astrophys. J.

8. B. Paczynski,«Gravitational microlensing by the galactic halo», Astrophys. J. 304 (1986), 1

9. K. Griest, «Galactic microlensing as a method of detecting massive compact halo objects», Astrophys. J. 366 (1991), 412

10. F. De Paolis, G. Ingrosso, Ph. Jetzer, and M. Roncadelli, «А Case for a Baryonic Dark Halo», Phys. Rev. Lett. 74 (1995), 14

11. M. Kamionkowski and A. Kinkhabwala, «New Constraint on Open Cold-Dark-Matter Models», Phys. Rev. Lett. D57 (1998), 3256

12. R.A. Swaters, B.F. Madore, van den Bosch, C. Frank and M. Balcells, «The Central Mass Distribution in Dwarf and Low Surface Brightness Galaxies», Astrophys. J. 583 (2003), 732

13. B.J. Carr and S.W. Hawking, «Black holes in the early Universe», MNRAS 168 (1974), 399

14. R.A. Battye and E.P.S. Shellard, «Axion string constraints», Phys. Rev. Lett. 73 (1994), 2954

15. R.D. Peccei and H.R. Quinn, «CP Conservation in the Presence of Pseudoparticles», Phys. Rev. Lett. 38 (1977), 1440

16. S. Weinberg, «A new light boson?», Phys. Rev. Lett. 40 (1978), 223

17. E.P.S. Shellard and R.A. Battye, «Cosmic Axions», eprint arXivrastro-ph/9802216; to appear in the Proceedings of the C0SM097 conference

18. W. Keil, H.-T. Janka, D.N. Schramm et al., «Fresh look at axions and SN 1987A », Phys. Rev. D56 (1997), 2419

19. G. Jungman, M. Kamionkowski and K. Griest, «Supersymmetric Dark Matter», Phys. Reports 267 (1996), 195

20. M. Bolz, W. Buchmiiller and M. Pliimacher, «Baryon asymmetry and dark matter», Phys. Lett. B443 (1998), 209

21. S. Dimopoulos, G.F. Giudice and A. Pomarol, «Dark matter in theories of gauge-mediated supersymmetry breaking», Phys. Lett. B389 (1996), 37

22. L. Covi, H.B. Kim, J.E. Kim and L. Roszkowski, «Axinos as dark matter», JHEP 05 (2001), 033

23. T. Lasserre, C. Afonso, J.N. Albert et al., «Not enough stellar mass Machos in the Galactic halo», Astron. and. Astrophys. 355 (2000), 39

24. C. Alcock, R.A. Allsman, D.R. Alves et al, «The MACHO Project: Microlensing Results from 5.7 Years of Large Magellanic Cloud Observations», Astrophys. J. 542 (2000), 257

25. P. Sikivie, «Experimental Tests of the Invisible Axion», Phys. Rev. Lett. 51 (1983), 1415

26. S.J. Asztalos, R.F. Bradley, L. Duffy et al, « Improved rf cavity search for halo axions», Phys. Rev. D69 (2004), 011101

27. K. Zioutas, S. Andriamonje, V. Arsov et al. (CAST collab.), «First results from the CERN Axion Solar Telescope (CAST)», Phys. Rev. Lett. 94 (2005), 121301

28. J.R. Primack, D. Seckel and B. Sadoulet, «Detection of Cosmic Dark Matter», Ann. Rev. Nucl. Part. Sei. 38 (1988), 751

29. A.K. Drukier, K. Freeze and D.N. Spergel, «Detecting cold dark-matter candidates», Phys. Rev. D33 (1986), 3495

30. L. Baudis, J. Hellmig, G. Heusser et al, «New limits on dark-matter weakly interacting particles from the Heidelberg-Moscow experiment», Phys. Rev. B59 (1998), 022001; see also eprint arXiv:hep-ex/9811045

31. A. Morales, C.E. Aalseth, F.T. Avignone et al, «Improved constraints on WIMPs from the International Germanium Experiment IGEX», Phys. Lett. B532 (2002), 8; see also eprint arXiv:hep-ex/0110061

32. L. Baudis, A. Dietz, B. Majorovits et al, «First Results from the Heidelberg Dark Matter Search Experiment», Phys. Rev. D63 (2001), 022001; see also eprint arXiv:astro-ph/0008339

33. R. Bernabei, P. Belli, F. Cappella et al, «Dark Matter particles in the galactic halo: results and implications from DAMA/Nal», Int. J. Mod. Phys. D13 (2004), 2127; see also eprint arXiv:astro-ph/0501412

34. L. Roszkowski, «Non-Baryonic Dark Matter», Nucl. Phys. (Proc. Suppl.) B87 (2000), 21

35. D.S. Akerib, J. Alvaro-Dean, M.S. Armel-Funkhouser et al, «First Results from the Cryogenic Dark Matter Search in the Soudan Underground Laboratory», Phys. Rev. Lett. 93 (2004), 211301

36. V. Sanglard, A. Benoit, L. Berge et al., «Final results the EDELWEISS-I dark matter search with cryogenic heat-and-ionization Ge detectors», Phys. Rev. D71 (2005), 122002

37. W. Seidel, «Cryogenic dark matter searches», Nucl. Phys. (Proc. Suppl.) B138 (2005), 130

38. G.J. Alner, H. Araujo, G.J. Arnison et a/., «First limits on nuclear recoil events from the ZEPLIN I galactic dark matter detector», Astropart. Phys. 23 (2005), 444

39. M. Nakahata, «Status of XMASS», report on. III-rd International Workshop on Low Energy Solar Neutrinos, May 22-24, 2002, Heidelberg, Germany; see also http://www.mpi-hd.mpg.de/nubis/wwwlownu2002/; see also eprint arXi v:hep-ex/0008296

40. E. Aprile, K.L. Giboni, P. Majewski et al., «Scintillation response of liquid xenon to low energy nuclear recoils», Phys. Rev. D72 (2005), 072006

41. Proc. of Time Projection Chamber (TPC) Applications Workshop, Apr. 2006, Berkley, LBNL, in press; see also http://www-tpc.lbl.gov/workshop/

42. S.M. Bilenky, C. Giuntib, J.A. Grifolsa and E. Masso, «Absolute values of neutrino masses: status and prospects», Phys. Rep. 379 (2003), 69

43. S.R. Elliott, P. Vogel, «Double Beta Decay», Ann. Rev. Nucl. Part. Sci., 52 (2002), 115

44. V.B. Brudanin, N.I. Rukhadze, Ch. BrianQon et al, «Search for double beta decay of 48Ca in the TGV experiment», Phys. Lett. B495 (2000), 63

45. Ke You, Yucan Zhu, Junguang Lu et al, «А search for neutrinoless double /? decay of 48Ca», Phys. Lett. B265 (1991), 53

46. C.E. Aalseth et al., Nucl. Phys. B48 (1996), 223

47. C.E. Aalseth, F.T. Avignone, III, R.L. Brodzinski et al, «Neutrinoless double-¡3 decay of 76Ge: First results from the International Germanium Experiment (IGEX) with six isotopically enriched detectors», Phys. Rev. C59 (1999), 2108

48. S.R. Elliott, A.A. Hahn, M.K. Мое et al, «Double beta decay of 82Se», Phys. Rev. C46 (1992), 1535

49. R. Arnold, C. Augier, J. Baker, et al, «Double-/? decay of 82Se», Nucl. Phys. A636 (1998), 209

50. R. Arnold, C. Augier, J. Baker et al, «Double-/? decay of 96Zr», Nucl. Phys. A658 (1999), 299

51. M.E. Wieser and J.R. De-Laeter et al, «Evidence of the double ¡3 decay of zirconium-96 measured in 1.8 • 109 year-old zircons», Phys. Rev. C64 (2001), 024308

52. D. Dassie, R. Eschbach, F. Hubert et al, «Two-neutrino double-/? decay measurement of 100Mo», Phys. Rev. D51 (1995), 2090

53. A. De Silva, M.K. Мое, M.A. Nelson and M.A. Vient, «Double ¡3 decays of 100Mo and Ndl50», Phys. Rev. C56 (1997), 2451

54. F.A. Danevich, A.Sh. Georgadze, V.V. Kobychev et al., «New results of 116Cd double (3 decay study with 116CdW04 scintillators», Phys. Rev. C62 (2000), 045501

55. T. Bernatowicz, J. Brannon, R. Brazzle et al., «Precise determination of relative and absolute (3(3-decay rates of 8 and 130Te», Phys. Rev. C47 (1993), 806

56. M.T.F. da Cruz, D.W. Bardayan, Y. Chan et al, «Thick-target yields ofiodine isotopes from proton interactions in Те, and the double-/? decays of 128дзоТе>>? phys Rev C48 (1993)5 3106

57. Ju.M. Gavriljuk, V.V. Kuzminov and N.Ya. Osetrova et al., «Results of a search for the two neutrino double (3 decay of 136Xe with proportional counters», Phys. Rev. C61 (2000), 035501

58. R. Luescher, J. Farine, F. Boehm, J. Busto et al., «Search for (3(3 decay in 136Xe: new results from the Gotthard experiment», Phys. Lett. B434 (1998), 407

59. V. Artemiev, E. Brakchman, A. Karelin et al., «Half-life measurement of 150Nd (3(3{2v) decay in the time projection chamber experiment», Phys. Lett. B345 (1995), 564

60. Anthony L. Turkevich, Thanasis E. Economou and George A. Cowan et al., «Double-beta decay of 238U», Phys. Rev. Lett. 67 (1991), 3211

61. C.E. Aalseth, F.T. Avignone, III, R.L. Brodzinski et al., «IGEX 76Ge neutrinoless double-beta decay experiment: Prospects for next generation experiments», Phys. Rev. D65 (2002), 092007

62. H.V. Klapdor-Kleingrothaus, A. Dietz, L. Baudis et al, «Latest Results from the Heidelberg-Moscow Double Beta Decay Experiment», Eur. Phys. J. A12 (2001), 147; см. также hep-ph/0103062

63. E. Fiorini and T. Niinikoski, «Low-temperature calorimetry for rare decays», Nucl. Instr. and Meth. 224 (1984), 83

64. A. Alessandrello, C. Brofferio, O. Cremonesi et al, «New experimental results on double beta decay of 130Te», Phys. Lett. B486 (2000), 13

65. V. Chazal, B. Chambon, M. De Jesus et al, «Neutron background measurements in the undeground laboratory of Modane», Astropart. Phys., 9 2 (1998), 163-172

66. F. Arneodo, F. Cavanna, S. Parlatti et al, «Undeground Neutron Spectrometry with a Liquid Scintillator Detector», Preprint INFN/AE-97/52, 1997

67. А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др., «Физические величины. Справочник». Под ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991

68. В.Н. Гаврин, В.Н. Корноухов и В.Э. Янц, «Измерение потока быстрых нейтронов в низкофоновой лаборатории ГГНТ», Препринт ИЯИ АН СССР 703, М., 1991

69. A. Rindi, F. Celani, М. Lindozzi and S. Miozzi, «Underground neutron flux measurement», Nucl. Instr. and Meth. A272 (1988), 871

70. F. Arneodo, P. Benetti, A. Bettini et al (the ICARUS Collaboration), «Study of Solar Neutrinos with the 600 ton liquid argon ICARUS detector», Nucl. Instr. and Meth. A 455 (2000), 378

71. F. Arneodo, A. Borio di Tigliole, F. Cavanna et al,«Neutron background measurements in the ICARIJS area at the underground Gran Sasso Laboratory», Nuov. Cim. A8 (1999), 819

72. R. Alexan, J. Bouchez, M. Cribier et al., «Measurement of fast neutrons in the Gran Sasso laboratory using a 6Li doped liquid scintillator», Nucl. Instr. and Meth. A274 (1989), 203

73. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al., «Fast Neutron Flux Measurements in the Underground Facilities at Baksan», in Proceed, of the 2nd Int. Conf. on Non-Accelerator New Physics (NANP-99), Dubna, Russia; опубл. в Яд. Физ. 63 (2000), 1349

74. Д-Н. Абдурашитов, В.Н. Гаврин, Г.Д. Ефимов и др., «Спектрометр быстрых нейтронов», Приб. и техн. эксп. 6 (1997), 5

75. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov et al., «Events registration in a fast neutrons spectrometer», X-th International School PARTICLES and COSMOLOGY, Apr. 1999.

76. T. Enqvist, Ju. Peltoniemi, C. Shen et al., «The infrastructure of the Centre for Underground Physics in Pyhäsalmi mine», CUPP-01/2003; see also http://cupp.oulu.fi

77. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, V.L. Matushko et al., «Measurement of Neutron Background at the Pyhäsalmi mine for CUPP Project, Finland», submitted to Nucl. Instr. and Meth.; see also nucl-ex/0607024

78. В.Н. Гаврин, Г.Т. Зацепин и В.Н. Корноухов, «Низкофоновая лаборатория глубокого заложения галлий-германиевого нейтринного телескопа», Препринт ИЯИ АН СССР П-690, М., 1991

79. В.Н. Корноухов, «Экспериментальное исследование фоновых условий проведения галлий-германиевого нейтринного эксперимента», диссертация к.ф.-м.н. ИЯИ РАН, М., 1998

80. В.И. Гуренцов, «Расчет интенсивности и энергетических характеристик мюонов космических лучей в месте расположения сцинтилляционного телескопа БНО», Препринт ИЯИ АН СССР П-0379, М. 1984

81. В.Н. Гаврин, В.И. Гуренцов, В.Н. Корноухов и др., «Интенсивность потока мюонов космических лучей в лаборатории глубокого заложения ГГНТ», препринт ИЯИ АН СССР, П-0698, М., 1991

82. A.V. Arzhannikov, G.Ya. Kezerashvili and A.M. Milov, «High efficiency neutron spectrometer with low background», Nucl. Instr. and Meth. A321 (1992), 539