Поиск антинейтринного излучения от Солнца на подземных детекторах LVD иLSD тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Поиск антинейтринного излучения от Солнца на подземных детекторах LVD и LSD

01.04.16 — физика ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи

ХАЛЬЧУКОВ Федор Федора«пи

На правах рукописи

ХАЛЬЧУКОВ Федор Федорович

Поиск антинейтринного излучения от Солнца на подземных детекторах LVD и LSD

01.04.16 — физика ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации «Институт ядерных исследований РАН»

Научный руководитель

доктор физико-математических наук О. Г. Ряжская

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук Л. А. Микаэлян

кандидат физико-математических наук И. М.Железных

Ведущая организация — Государственный научный центр Российской федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики»

Защита состоится » 1996 г. в « ^ ~>> часов

на заседании диссертационного совета Д. 003. 21. 01 Государственного научного центра Российской Федерации «Институт ядерных исследований РАН» по адресу: Москва, проспект 60-летия Октября, дом 7а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ ИЯИ РАН.

Автореферат разослан «<№ » —^ 1996 г.

Ученый секретарь Совета

кандидат физико-математических нау Г . Тулупов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена поиску потока антинейтрино от Солнца, который предсказывается а модели спин-флейворной прецессии нейтрино. С этой цель» проведен анализ экспериментальных данных, полученных на подземных сцинтхлляционных установках LSD, работающей в лаборатории под Монбланом, и LVD, расположенной в подземной лаборатории Гран Сассо. В результате этой работы установлен верхний предел на поток антинейтрино от Солнца, который позволяет получить ряд ограничений на параметры модели спин-флейворной прецессии нейтрино.

Актуальность темы.

Интерес к поиску антинейтринного излучения от Солнца связан главным образок с отсутствием до настоящего времени решения проблемы солнечных нейтрино, которая состоит в более низком измеряемом в различных экспериментах потоке солнечных нейтрино по сравнение с предсказываемый в рамках стандартной солнечной модели /1,2/.

Наиболее обсуждаемыми в настоящее вреня моделями решения проблемы солнечных нейтрино являются модели, допускавшие осцилляции нейтрино. В результате осцилляции нейтрино часть солнечных нейтрино может перейти в антинейтрино или нейтрино другого аромата. Такой аффект мог бы при определенных параметрах осцилляционных моделей привести к уменьшению наблюдаемого потока солнечных нейтрино, достаточному для решения проблемы солнечных нейтрино.

V

В рамках некоторых таких моделей, в частности в модели спин-флейворной прецессии нейтрино /3-7/, предсказывается генерация потока антинейтрино при условии наличия у нейтрино

магнитного момента, причем величина такого потока может достигать 2-5% от потока солнечных нейтрино.

Повышенный интерес в последнее время вызывает обнаружение антикорреляиии между наблюдаемым в эксперименте Дэвиса потоком солнечных нейтрино и магнитным потоком в фотосфере Солнца /8.9/. Если в дальнейшем этот результат будет подтвержден, то модель подавления потока солнечных нейтрино в результате спин-флейворной прецессии окажется достаточно правдоподобной. Регистрация потока солнечных антинейтрино, в особенности обнаружение предсхазываехых вариаций потока, могло бы подтвердить модель спин-флейворной прецессии нейтрино.

Цель диссертации.

1. Разработка программ анализа экспериментальных данных установок LVD и LSD, предназначенных для выделения антинейтринных событий из фона.

2.Изучение возможных источников фона, имитхрувщих антинейтрхнные события под землей: спонтанного деления урана, изолированных нейтронов, генерируемых кюонамк.

3. Поиск анткнейтринного излучения в энергетическом диапазоне 6-15 МэВ на установках LVD и LSD.

4.Получение верхнего предела на поток антинейтрино от Солнца.

5. Получение ограничений на параметры модели спин-флейворной прецессии нейтрино.

Научная новизна, а также научная и практическая ценность работь состоит в следующем:

1. Получен наилучший в настоящее время предел на поток антхнейтринного излучения от Солнца.

2. Полученный предел на поток солнечных антинейтрино позволил сделать ряд ограничений на параметры модели спин-флайворной процессах нейтрино.

3. Получено еще одно доказательство того. что нейтроны, генерируемые мюонамя космических лучей, могут давать существенные фон в экспериментах по регистрации антинайтринных взаимодействий на больших глубинах.

4. Разработана программа выделения из фока событий, вызываемых антянейтрикными взаимодействиями. Данная программа может быть в дальнейшем использована для поиска потоков антинейтрино различного происхождения в широком диапазоне энергий.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на научных семинарах И ЯН РАН, на межрегиональной конференции по космическим лучам (Самарканд, 1ЭЭ2), на Международных конференциях по косничесхкк лучам (Аделаида, 1990г. , Дублин, 1991 г., Рик,1995 г.).

Публикации. '

Основное содержание и результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Она содержит 88 страниц, включая 28 рисунков и а таблиц. Список литературы содержит 82 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обсуждается актуальность работы, значение регистрации антинехтринного излучения от Солнца. Кратко описана структура работы я содержание глав.

В первой глава приведены данные расчетов потоков солнечных нейтрино, данные экспериментов по измерению потоков нейтрхно от Солнца, обсуждаются возможные пути решения проблемы солнечных нейтрхно.

В настоящее время практически общепринятое модель» Солнца является так называемая стандартная солнечная модель, в рамках которой предполагается, что Солнце находятся в гидростатическом равновесия, солнечная энергия производится в ядерных реакциях, идущих во внутреннхх слоях, и переносится к его внешним слояк за счет процессов излучения и конвекции. Согласно этой модели потон солнечных нейтрино состоит из нескольких компонент (рр,7Ве,8В, pep,13N и др.), генерируемых в различных ядерных реакциях /1,2/.

Сейчас существуют 4 подземные установки, на которых проводятся эксперименты по измерение потока солнечных нейтрхно: хлор-аргоновый детектор Дэвиса, водный черенковский детектор KAMIOKANDE, галлий-германиевые детекторы GALLEX и SAGE. Во всех перечисленных экспериментах зарегистрирован поток нейтрино более низких, чем предсказывается в рамках стандартной солнечной модели. Это расхождение известно как проблема солнечных нейтрино.

Наиболее интересной идеей решения проблемы солнечных нейтрино в настоящее время является предположение о существовании оецхлляций с участием электронных нейтрино, при наличии которых

возникает возможность перехода нейтрино из одного флейворного состояния в другое. если массы по крайней мере двух из собственных состояний нейтрино различны. Тогда часть солнечных антинейтрино может перейти в нейтрино или антинейтрино другого аромата, и регистрируемый поток солнечных нейтрино уменьшится.

Кроме того, при определенных допущениях, кроне подавления потока нейтрино, .возможно возникновение потока от Солнца в результате ¡/^ конверсии. Такой эффект может возникать при

взаимодействии нейтрино с магнитным полем.

Если электронное нейтрино имеет достаточно большой магнитный момент, й. то в сильном нагнитном поле, перпендикулярном движению нейтрино, может возникать эффект прецессии спина нейтрино /3/. Такой эффект может иметь место в магнитном поле конвективной зоны Солнца, толщина которой составляет - 2хЮ10 см, а поле имеет тороидальную структуру и может достигать величины 103-104 Гс. Для этого необходимо, чтобы величина магнитного момента нейтрино превышала 10 где ц^- нагяетон Бора /3-7/. В результате

прецессии спина часть левоспиральных нейтрино будет превращаться в правоспиральные.

Однако нейтрино, взаимодействуя с магнитным полем, не может непосредственно перейти в свое собственное антинейтринное состояние из-за СРТ-ннвариантности. Но нейтрино может перейти в антинейтрино другого аромата, V . Такой процесс носит название спин-флейворной прецессии нейтрино. Следует отметить, что если нейтрино является дираковским, то оно переходит в стерильное состояние и генерации V не происходит. Поэтому мы должны допустить, что нейтрино является майорановским. Тогда можно отождествить с й , и 1»^-+ конверсия может осуществляться через следующую цепочку переходов:

V -> V -> V ,

е Д е

Как показано в работах /6,7/, за счет спин-флейворной прецессии принципиально можно объснить как наблюдаемый дефицит солнечных нейтрино, так и возможно наблюдаемые 11-летние вариации потока солнечных нейтрино. При этом 11-летние вариации потока солнечных нейтрино обусловлены тем, что величина напряженности магнитного поля конвективной зоны зависит от солнечной активности.

Ожидаемый поток v от Солнца достаточно трудно рассчитать точно, так как он зависит от недостаточно хорошо известных параметров: конфигурации х величины магнитных полей в конвективной зоне Солнца, распределения плотности вещества, магнитного момента нейтрино. Согласно оценкам, величина такого потока может достигать 2-5% от потока /4,7/. При этом

ожидаемый спектр солнечных v^ практически на отличается от спектра генерируемых v /7/.

Во второй глава описана конструкция жидкостного

сцинтилляционного дате}.тора LSD /10/, расположенного в лаборатории под Монбланом на глубине 5200 гг/см2 к детектора большого объема LVD /11/, расположенного в лаборатории Гран Сассо на глубине 3300 гг/ск2.

Установка LSD состоит из 72 сцинтилляционных счетчиков, заполненных жидким сцинтхллятором на основе уайт-спирита. Каждый сцинтилляционный счетчик просматривается треня фотоунножителяни типа ФЭУ-49Б, включенными на совпадения. Электроника LSD предусматривает снижение энергетического порога с 5 МэВ до 0,8 МэВ после прихода триггерного импульса на время => 500 мкс. Это

сделано для реализация возможности детектирования нейтронов по их захвату на водороде сцхнтиллятора с испусканием 7-кванта с энергией 2,2 Мзв. Эта возможность используется в настоящей работе для регистрации электронных антинейтрино по реакции обратного /9-распада:

V + р —> л + е+ . (1)

Образовавшийся нейтрон замедляется и захватывается на свободном протоне, в результате чего образуется ядро дейтерия в возбужденном состоянии. Среднее время жизни нейтрона до захвата в счетчике LVD равно тзахв~ 200 икс. Возбуждение дейтрона снимается испусканием у-кванта с энергией Б - 2,2 НэВ:

П + р -> В* -» D Ч • (2)

Таким образом, при взаинодействии антинейтрино с протоном сцинтиллятора детектором регистрируется два сигнала: первый связан с регистрацией позитрона, второй - с регистрацией гамма-кванта. При этом второй сигнал запаздывает относительно первого на среднее время тзахв- Возможность регистрации двух коррелированных по времени сигналов позволяет значительно подавить фон.

Данные LVD, представленные в настоящей работе, получены на первой башне установки, которая состоит из 38 модулей. Каждый модуль включает 8 сцинтилляционных счетчиков, идентичных испольэуенын на установке LSD, и трековый детектор, состоящий из двух вертикальных и двух горизонтальных слоев стримерных камер, прикрепленных ко дну и одной вертикальной стороне несущей металлической . конструкции, поддерживающей сцинтилляцхонные счетчики. При анализе экспериментальных данных использовались данные как со сцилляционных счетчиков, так и с трековых детекторов.

В третьей главе приведены физические характеристик!

сцинтхлляционного счетчика, используемого в экспериментах LSD 1 LVD, описана методика энергетической калибровки счетчика, представлены результаты экспериментального измерения и расчето! эффективности регистрации продуктов взаимодействия антинейтрино с рабочим веществом счетчика.

Сцинтилляциокный счётчик. являющихся основным элементов конструкции детекторов LSD х LVD, представляет собой контейнер размером 1,5x1,0x1,0 к3, изготовленный из нержавеющей стали толщинок 4 км и заполненный жидким сцинтиллятором. Счётчик содержит к 1, 2 тонны сцинтиллятора. Для улучшения светосбора внутри счётчика на всех его сторонах установлена майларовая пленка, коэффициент отражения которой составляет - О, 9. С этой же целью сцинтиллятор подвергается дополнительной очистке, после чего длина поглощения света в кспользуемон сцхнтнлляторе достигает = 20 м на длине волны 4200 А0, которая соответствует области максимальной светочувствительности используемых в эксперименте фотоумножителей.

Регистрация света от возбужденных молекул, возникающих при прохождении заряженной частицы через сцинтиллятор, осуществляется при помощи трех фотоумножителей ФЭУ-49Н, установленных на верхней стороне счётчика. Диаметр фотокатода фотоумножителей равен 15 см. Основу сцинтиллятора составляет уайт-спирит (cnH2n. п « 9,5) /12/.

Наиболее важной характеристикой сцинтхлляционного счётчика является его энергетическое разрешение, которое определяется для больших детекторов главным образом величиной коэффициента светосбора, его неоднородностью и флуктуоцхями сигнала с ФЭУ, которые зависят от числа фотоэлектронов, образующихся на

фотокатоде ФЭУ. Энергетическое разрешение счетчика в первом приближении может быть представлено в виде

ЛЕ/Е = ^ Лгеон л2фл * ^ 0,005+0,29/ £[НэВ] . где первое слагаеное в подкоренном выражении связано с неоднородностью коэффициента светосбора счетчика, а второе - с флуктуациямх сигнала с фотоумножителя, которые зависят от величины энерговыделения. Отметим, что в исследуемом диапазоне энергий (1-15 МэВ) энергетическое разрешение определяется в основном флуктуациями.

Энергетическая калибровка сцинтилляционных счетчиков проводилась по спектру энерговыделений хюонов. Для этого был проведен расчет ожидаемого спектра энврговыделений мюонов п сцинтилляционнок счетчике. При расчете использовалась реальная геометрия установки и рельеф местности и учитывались флуктуации энергетических потерь мюонов, обусловленных ионизацией, рождением злектрон-позитронных пар и торнознын излучениек. Кроме того, в расчете был учтен реальный отклик саинтилляционного счетчика, который зависит от геометрии счетчика и неоднородности коэффициента светосбора. Максимум в спектре энерговыделений приходится на энерговыделение <= 185 МэВ. Энергетическая калибровка проводится для каждого сцхнтхлляционного счетчика в отдельности. В течение всего времен* работы установки происходит процесс набора экспериментальных спектров энерговыделений мюонов. Приписывая каналу АЦП, соответствующему максимуму в экспериментальном спектре, величину энерговыделения 185 МэВ, мы получаем калибровку для каждого счётчика. Точность калибровки не хуже 5% для мюонов ( Е > 100 МэВ) и не хуже 10% при энерговыоеленжях > 1 МэВ.

Калибровка в низкоэнергетической области проводилась с помощью радиоактивного источника 232СГ, который помещался в центр сцинтилляционного счетчика, нейтроны деления И2СГ, замедляясь и захватываясь на протонах сцинтиллятора, приводят к появлению »■-квантов энергии 2,2 ИэВ по реакции (2).

Как было сказано выше, основной реакцией, используемой в данном эксперименте для регистрации антинейтрино, является реакция обратного /3-распада (1). поэтому для получения характеристик нейтринного излучения необходимо знать эффективность регистрации продуктов этой реакции, а именно, позитронов и нейтронов.

Эффективность регистрации позитронов рассчитывалась методом Монте-Карло. При расчёте прослеживались как процессы взаимодействия позитрона с веществом детектора, так и процесс светосбора в счетчике с учетом флуктуации количества фотоэлектронов. Получено, что при энергии позитрона > 6 ИэВ эффективность регистрации, ч , выходит на плато и достигает величины О. 95.

С целыз определения эффективности регистрации нейтронов, т)п> сцинтилляционным счетчиком, был проведен калибровочный эксперимент. В качестве источника нейтронов использовался радиоактивный источник который помещался в различные точки

внутри счетчика с помощью специального устройства. Запуск канала регистрации осуществлялся импульсом, генерируемым

полупроводниковым детектором при регистрации осколков деления калифорния. Нейтроны деления после хх замедления х диффузии захватывались протонами сцинтиллятора и в результате реакции (2) давали т-квакт с энергией 2, 2 ИэВ. Эффективность регистрации определялась как отношение среднего количества зарегистрированных

7-квантов к среднему количеству нейтронов, испускаеных в процессе деления Cf.

При поиска 1^-взаимодействий нас интересует эффективность регистрации нейтронов, равнонерно распределенных по объёму детектора м имеющих ожидаеный энергетический спектр. В калибровочном же эксперименте мы можем помещать источник нейтронов лишь в определенные точки счетчика, и при этом спектр нейтронов деления отличается от спектра нейтронов, образующихся при взаимодействии солнечных антинейтрино с веществом счетчика. Поэтому с целью оценки эффективности регистрации нейтронов был проведен расчет методой Нонте-Карло. В используемой программе расчета прослеживался процесс замедления, диффузии и захвата нейтрона, а также процесс светосбора в счетчике. С целью проверки правильности работы программы были проведены расчеты эффективности регистрации нейтронов деления 252 с£ для тех же самых местоположений радиоактивного источника, что и в калибровочном эксперименте.

Сравнением результатов расчета и эксперимента показано, что программа расчета процесса регистрации нейтронов работает хорошо, и мы можем использовать её для расчета ч от реакций взаимодействия антинейтрино в счетчике. кспользуя спектр нейтронов от реакции (1) для спектра солнечных антинейтрино, получена эффективность регистрации нейтронов для низкого порога -1 НэВ , установленного в настоящее время на внутренних счетчиках установки, т)п~о, 57+0,02.

Тогда эффективность регистрации солнечных антинейтрино с учетом того, что Ее♦ 1(8 МэВ в реакции (1) , равна:

11 (В > 7, 8 НЭВ)= Т)ех 1} * 0,54.

В четвертой главе приведены результаты анализа данных экспериментов LSD и LVD, изучены возможные источники фоновых событий, получен верхний предел на поток солнечных антинейтрино.

Данные эксперимента LVD были проанализированы за период с ноября 1993 года по июнь 1995 года. При этом "живое" время установки составило 1. 7 года или 85% от реально прошедшего времени.

Так как нас хнтересуют антхнейтрхнные события, то при анализе данных отбирались только события с одиночным сцинтилляцхоннын триггером. Кроме того, в анализ не включались события, которые следовали через временной интервал s 250 хс после прохождения через установку мюона или каскада. Это позволяет существенно снизить фон долгоживущих в возбужденном состоянии ядер, возникающих после прохождения через установку мюонов или ядерных каскадов.

При анализе экспериментальных данных осуществлялся поиск таких событий, когда во временном интервале 20-620 мкс ( - Зг захвата нейтрона в сцинтилляторе) после появления триггерного импульса в том же самом сцинтилляцхонном счётчике регистрировался по крайней мере один низкоэнергичный импульс сопровождения. Наличие именно такой пары коррелированных по времен* импульсов мы ожидаем от реакции (1). Так как выше низкого порога регистрации присутствует некоторый постоянный фон, связанный главным образом с естественной радиоактивностью, то существует вероятность того, что после регистрации высокоэнергичного импульса в течение 20-620 мкс будет зарегистрирован случайный низкоэнергичный импульс, не вызванных радиационным захватом нейтрона от реакции (1) . Таким образом, существует определенных темп счета имитированных фоном пар импульсов. Тейп счета имитированных пар зависит от

конкретного сцинтилляционного счетчика, а также от энергии триггерного импульса. Так как в эксперименте LVD запуск низкого канала регистрации производится на только после появления триггерного импульса в данном счетчике, но х а любом хз счетчиков данной четверти установки, то можно с хорошей точностью измерить фоновый темп счета импульсов сопровождения.

В результате анализа данных эксперимента LVD получено, что в энергетическом диапазоне (6-15 МэВ) существует статистически обеспеченное превышение экспериментально зарегистрированного количества триггерных импульсов с сопровождением над ожидаемым за счет фоновых имитаций. Из этого следует, что в данном энергетической диапазоне энергий присутствует вклад реально коррелированных событий, которые могут быть связаны с регистрацией потока антинейтрино. Кроме того показано, что как распределение времен регистрации импульсов сопровождения, так и их энергетический спектр соответствуют предположению о ток, что часть хмпульсов сопровождения действительно вызвана захватом нейтронов сцинтилляторон.

Источниками фоновых коррелированных событий на детекторах LVD и LSD могут являться электронные антинейтрино различного происхождения (реакторные, астрофизические, атмосферные, земные за счет /3-распада радиоактивных ядер). Такие потоки антинейтрино были оценены в работе /13/. Как следует из этой работы, в исследуенон диапазоне энергий ожядаеные потоки антинейтрино различного происхождения по крайней нере на два порядка ниже потока солнечных нейтрино и, следовательно, не должны давать существенный фон.

В диапазоне энергий до - 10 МэВ значительный фон связан со спонтанным делением гзли, при котором мгновенные т-кванты деления

Лают триггерный импульс, а захват нейтронов делания - импульс сопровождения.

При энергиях выше 10 МэВ основной фон связан с нейтронами высоких энергий, генерируемыми мпонами космических лучей /14-16/, которые могут дать триггерный импульс за счет протонов отдачи, а импульс сопровождения - за счет захвата замедлявшегося нейтрона. При этом темп счета коррелированных событий должен быть выше в наружных счетчиках установки. Поэтому счетчики установки при анализе данных были разбиты на две части: внутреннее ядро, включающее в себя 80 внутренних счетчиков, защищенных по крайней мере 1 м сцинтиллятора от поверхности установки, и наружную оболочку (204 счетчика). В таблице I приведены зарегистрированные в эксперименте количества реально коррелированных пар импульсов х их темпы счета для различных диапазонов амплитуд триггерного импульса.

Табл.1 Количество и темп счета коррелированных событий для наружных и внутренних счетчиков установки LVD.

Амплитуда, МэВ N ЭКСП Npac4 Темп счета, 1/год/т/МэВ

ядро оболочка ядро оболочка

6-7 280+58 3 ,09±0,64

7-8 120±47 1,3210,52

8-9 76±37 0,84±0,41

9-10 55±26 0,б1±0,29

10-11 3±15 8371165 0,03+0,17 2,7710,54

11-12 0±10 6061117 0,00+0,11 2,0010,39

12-13 5 ±8 205+81 0,06+0,09 0,6810,27

13-14 2 + 6 91 + 58 0,02+0,06 0, 30 + 0, 19

14-15 - 1 + 4 71±45 —0,01±0,04 0, 2310, 15

Как видно из этой таблицы, темп счета коррелированных событий во внешних счетчиках действительно значительно выше, чей

для ядра установки, и мы кожам сделать вывод, что большинство коррелированных событий в оболочке связано с падающими на установку нейтронами высоких энергий, генерируемыми нюонами. Поэтому для задачи поиска антинейтринного излучения в анализ были включены данные только с 80 внутренних счетчиков. Полная экспозиция составила 90,7 тхгод для ядра установки и 302,5 тхгод для оболочки.

Для сравнения результатов эксперимента с теоретическими предсказаниями был проведен расчет методом Нонте-Карло ожидаемого амплитудного спектра при регистрации солнечных антинейтрино. Энергетический спектр солнечных антинейтрино был взят из работы /7/. В расчете учитывались процессы светосбора в детекторе и эффективности регистрации продуктов взаимодействия антинейтрино с веществом счётчика. Из сравнения ожидаемого из теоретических предсказаний и реально измеренного темпа счета коррелированных событий определялся поток антинейтриноподобных событий. Так как темп счета фоновых событий, связанных с регистрацией нейтронов высоких энергий от кюонов, в настоящее время определен недостаточно точно, то мы не можем вычесть его и, следовательно, можем получить лишь верхний предел на поток антинейтрино. Наилучшее значение получено для диапазона энергий 10-15 МэВ: S- а 4, 4х105см"2с"1 (90% у. Д. ) .

Несмотря на то, что при поиске антинейтринного излучения от Солнца в эксперименте LSD используется значительно меньшая по сравнению с установкой LVD масса рабочего вещества, низкий фон установки компенсирует этот недостаток. Кроме того, данные LSD были обработаны за более длительный период времени (- 3 года), что позволило набрать даже большую, чем в LVD экспозицию. С целью поиска ^-взаимодействий были проанализированы данные с 28

внутренних, наименее шумящих счетчиков. Поиск антинейтринных событий, как и в эксперименте LVD, осуществлялся как поиск коррелированных по времени пар импульсов. Зарегистрированное количество пар сравнивалось с ожидаемын за счет случайных совпадений. Полная экспозиция составила 93,9 тхгод.

В диапазоне энерговыделений 7-17 МэВ было зарегистрировано 446 импульсов, имеющих сопровождение. При этом ожидаеное количество пар коррелированных импульсов, возникающих за счет случайных совпадений, равно 447,5. Таким образок, не наблюдается превышения зарегистрированного количества коррелированных событий над ожидаемым, и на основании этих данных можно установить лишь верхний предел на поток антинейтрино: Ф- s 1.0х105см гс 1 (90% у. д.). Отметим, что полученный верхний предел в - 4 раза ниже, чем это было получено ранее /17,18/.

Используя более строгий верхний предел на отношение потока антинейтрино к потоку борных нейтрино Ф^ /1/, полученное в эксперименте LSD (1,7%), можно сделать ряд ограничений на параметры модели спин-флейворной прецессии нейтрино. Так согласно работе /7/, ожидаемое отношение ♦¡/'Фу составляет £2, 8% для величин д1)В()Ы0~11цвх40 кГс, sin 2 0*0,25, Лт2=10"в эВг. Таким образом, на основании полученного результата можно исключить данную область параметров на 90%-ном уровне достоверности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

1. Разработаны . программы анализа экспериментальных данных установок LVD и LSD, предназначенные для выделения антинейтринных событий из фона.

2. Изучены возможные источники фона, имитирующие антинейтринные

события. Подтверждено, что изолированные нейтроны, генерируемые мюонами под землей, могут отходить на большие расстояния от оси мюона и давать фон при поиске антинейтринных взаимодействий. Такой фон делает практически невозможных поиск антикектринных взаимодействий вблизи поверхности установок.

3. С целью поиска солнечных антинейтрино проанализированы данные с внутренних счётчиков установок LVD (90,3 тхгод) и LSD (93,9 тхгод). Получено наилучшее в настоящее время ограничение на поток антинейтрино от Солнца : t-s 1, 0х105см 2с 1 (90% у. д. ).

4. Полученный верхний предел на поток солнечных антинейтрино позволяет на 90%-ном уровне достоверности запретить область параметров модели спин-флейворной прецессии нейтрино

10М1Д х40 кГс, sin 29*0,25, Дга2«10"8эВ2) .

основное содержание и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Badino G. , Bologna G.F., Castagnoli С. et al. The 90 ton Liquid Scintillation Detector in the Mont Blanc Laboratory. Nuovo cimento, 1984, vol.7C, pp.573-583.

2. Aglietta M. , Badino G., Bologna G.F et al. Results of the Liquid Scintillation Detector of the Mont Blanc Laboratory. Nuovo Ciaento, 1986, vol.9C, pp.185-195.

3. Aglietta M., Badino G., Bologna G. et al. Measurements of neutrino flux from diffuse sources with the LSD experiment at the Mont Blanc Laboratory. Proc. 21 ICRC (Adelaide), 1990, vol. 10, pp. 48-51.

4. Aglietta M., Antonioli P., Badino G. et al. Neutrino interactions in the Mont Blanc detector. Proc. 22 ICRC ( Dublin), 1991, vol.4, pp.630-633.

5. • Aglietta M., Antonioli P., Badino G. et al. Limits on low-energy neutrino fluxes with the Mont Blanc liquid scintillator detector. Astroparticle physics, 1992, vol.1, pp.1-9.

S. Ладынин В. Л., Зацепин Г. I. , Ксролькова Е. В. и др. Пределы на потоки нейтрино низких энергий по данный эксперимента LSD под Монбланом. Известия Академии наук, сер. физ. , 1993, т. 57, N4, стр. 121-123.

7. LVD Collaboration (Bari G., Basile M., Сага Romeo G. et al. ). The Large Volume Detector (LVD) - A Multipurpose underground detector at Gran Sasso. Nucl.Instr. and Methods in Phys.Research, 1989, vol.A277, pp.11-16.

8. LVD collaboration (M.Aglietta et al.) Experimental limit on the solar antineutrino flux. Proc. 24 1CRC ( Rome), 199S, vol.4, pp.1235-1238.

9. Мальгин А. С. , Ряженая О. Г. , Рясный В. Г. , Хальчуков Ф. Адроны высоких энергий, генерируемые mooнами космических лучей под зенлей, как источник фона в экспериментах по распаду протона. Письма в ХЭТФ, 1982, т. 36, стр. 308-310.

10. Khalchukov F.F., Mai'gin A.S., Ryassny V.G., Ryazhskaya O.G. High-energy hadron background in proton decay experiments. II Nuovo Cimento, 1983, vol.6C, pp.320-326.

Литература

1. Bahcall J.N., Pinsonneault M.N. Standard solar models, with and without helium diffusion, and the solar neutrino problem. Rew. of Mod. Phys., 1992, VOl.64, pp.885-925.

2. Turck-Chieze S., Lopes I. Toward a unified classical model of the Sun: on the sensitivity of neutrinos and helioseismology

tothe microscopic physics. Ap.J., 1993, vol.408, p.p.347-367.

3. Волошин M. 5. , ' Высоцкий И. И., Окунь JI. Б. Об электромагнитных свойствах нейтрино и возможных полугодовых вариациях потока нейтрино от Солнца. - Ядерная физика, 1986, т. 44. стр. 677-680.

4. Akhnedov E.Kh. Resonant spin-flavor precession of neutrinos and the solar-neutrino problem. Труды международной школы "Слабые взаимодействия при низких энергиях" (LEWI-90), Дубна, 1931, стр. 106-113.

5. Llm С. , Marciano W.J. Resonant spin-flavor precession of solar and supernova neutrinos. Phys.Rev., 1988, vol.37, pp.1368-1373.

6. AJchmedov E.Kh. Resonant anplif ication of neutrino spin rotation in . natter and the solar-neutrino problem. Phys.Lett., 1988, vol. 2136, pp.64-68.

7. Akhmedov E.Kh., Lanza A., Petcov S.T. Solar neutrino data, neutrino moments and flavor mixing. Phys.Lett., 1995, vol. B348, pp.124-132.

8. Oakley D.S., Snodgrass H.B., Ulrich R.K., Van De Kop T.L. On the correlation of solar surface magnetic flux with solar neutrino capture rate. Ap.J., 1994, vol.437, pp.L63-L66.

9. Obridko V.N., Rivin Yu.R. The role of solar magnetic field in the neutrino flux modulation. Preprint N 9 (1078) of Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation., Moscow, 1995, 16 стр.

10. Badino G., Bologna G.F., Castagnoli C. et al. The 90 ton Liquid Scintillation Detector in the Mont Blanc Laboratory. Nuovo Cimento, 1984, V01.7C, pp.573-583.

11. Альетта M., Алия E. Д., Альпат Б. и др. Современный статус эксперимента LVD в лаборатории Гран Сассо. Изв. АН, сер.

физ. , 1994, т.58, N 12, стр. 134-137.

12. Воеводский А. В. , Дадыкин В. Л.. Ряжская о. г. Жидки сцинтилляторы для больших сцннтилляционных счетчиков. Прибор и техника эксперимента, 1970, N 1. стр. 85-87.

13. Lagage P.O. Reactor antineutri.no background at Gran Sasso. I Nuovo Cimento, 1986, vol.9C, p.636-640.

14. Еникеев P. И., Зацепин Г. Т. , Королькова Е. В. , Кудрявцев В. Л. Мальгин А. С. , Ряжская О. Г. , Хальчуков Ф. Ф. Адроны генерируемые мюонами космических лучей под землей. Ядерна физика. 1987, т.46, вып. 5(11), стр. 1492-1501.

15. Khalchukov F.F., Malgin A.S., Ryasny V.G., Ryazhskaya O.G. High energy hadron background in proton decay experiments Nuovo Cimento, 1983, vol.6C, pp.320-326.

16. Мальгин А. С. , Ряжская О. Г. , Ряскый В. Г., Хальчуков Ф. Ф Адроны высоких энергий, генерируемые мюонами космически лучей под землей как источник фона в экспериментах п распаду протона. Писька в ХЭТФ, 1982, т. 36, стр. 308-310.

17. Aglietta М., Antonioli P., Badino G. et. al. Limits о low-energy neutrino fluxes with the Mont Blanc liqui scintillator detector. Astroparticle physics, 1992, vol.1 pp.1-9.

18. Suzuki Y. lCRR-Report-294-93-6, 1993.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонд фундаментальных исследований (грант 93-02-3311).