КОЛЛАБОРАЦИЯ ГЕРДА (GERDA)

\игорь\GERDA\ИТЭФ-проект\GERDA-к-раб.doc
8.01.08
1. КОЛЛАБОРАЦИЯ ГЕРДА (GERDA) .
2. Кирпичников И.В. e-mail: Igor.Kirpichnikov@ITEP.ru. Тел.123-81-62; 50-49
3. Кирпичников И.В., 132, нач.отдела.
Белогуров С.Г., 1971, с.н.с.
Васенко А.А., 1962, инженер.
Демидова Е.В., 1964, инженер.
Корноухов В.Н., 1955, с.н.с.
Черногоров А.Е., 1985, студент-дипломник МИФИ
4. В проекте участвуют (MOU GERDA):
ИТЭФ
КИАЭ
ИЯИ РАН
ОИЯИ
Max-Planck Institut fur Kernphysik, Heidelberg, Germany.
Max-Planck Institut fur Physik, Munchen, Germany.
Institut fur Kernphysik, Universitat Koln, Germany.
Physicalisches Institut, Universitat Tuebingen, Germany.
INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, Italy.
Universita di Milano Bicocca e INFN Milano, Milano, Italy.
Dipartimento di Fisica dell’Unniversita di Padova e INFN Padova, Padova, Italy.
Jagiellonian University, Krakow, Poland.
5. Создание установки и проведение измерений
6. Целью проекта ГЕРДА (GERDA) является создание установки нового поколения для
поиска безнейтринного двойного бета-распада Ge-76. Исследование безнейтринного
двойного бета распада (20-распад ) рассматривается сегодня как одна из ключевых
проблем физики элементарных частиц и космологии. Интерес к проблеме ещё более возрос
после обнаружения осцилляций нейтрино . Результаты осциляционных экспериментов
определяют только разности масс различных типов нейтрино, тогда как наблюдение
безнейтринного распада может фиксировать абсолютную шкалу и иерархию масс
В результате выполнения первой фазы эксперимента (2006-2010 гг) будет достигнута
чувствительность T1/2>2·1026 лет, соответствующая области эффективной массы нейтрино
<mν> < (0,09-0,29) эВ. Это превышает достигнутую чувствительность установок IGEX и
Гейдельберг-Москва (лучшие в мире результаты) на порядок. Вторая фаза эксперимента
рассчитана на чувствительность до T1/2> 4·1027 лет (ограничение массы нейтрино
<mν> < 0,02-0,07 эВ).
7. Первая фаза проекта предусматривает использование имеющихся на настоящий момент
германиевых детекторов, изготовленные из обогащённого изотопом Ge-76 материала ( ранее
эти детекторы, общей массой ~18 кГ, использовались коллаборациями IGEX и ГейдельбергМосква). В эксперименте ГЕРДА германиевые кристаллы будут погружены напрямую в
жидкий аргон, без оболочки и криостата. Ожидается снижение радиоактивного фона на 2-3
порядка по сравнению с лучшими существующими значениями индекса фона (IGEX и HM).
Установка размещается в подземной лаборатории Gran-Sasso, Италия .
Вторая фаза эксперимента предполагает использование, дополнительно к существующим,
20-25 кГ вновь изготовленных детекторов из обогащённого германия. Намечено
использовать секционированные детекторы, что позволит ещё более снизить уровень фона.
8. Предложение о проведении эксперимента (GERDA Proposal) рассмотрено и одобрено
Комитетом по научной политике INFN/LNGS. Подготовлен и прошёл согласование проект
MOU GERDA. Сроки создания установки 2005 – 2011 гг. Измерения (1-я фаза) –
2011-2013 гг.
9. Стоимость проекта оценена как ~ 11 Млн евро .
Необходимые расходы ИТЭФ в 2008 году: зарплата 1400 тыс.руб, командировки 300 т.руб.
Оборудование 500 тыс.руб.(создание стенда для испытания детекторов и электроники).
500 тыс.руб. для проведения активационного эксперимента с изотопами германия на
ускорителе ИТЭФ.
Далее около 2 000 тыс.руб ежегодно (зарплата и командировки).
10. Сотрудники ИТЭФ участвуют в выполнении проекта в рамках Соглашения о
сотрудничестве между ИТЭФ и MPIK ( Heidelberg), подписанном директорами
соответствующих Институтов 20 июня 2005 г. Кирпичников И.В. вошёл в Совет
Коллаборации (Collaboration Board). ИТЭФ внёс существенный вклад в проект, предоставив
два 2 кг детектора из Ge-76, стоимость которых оценена в 600 тыс.евро.
В 2005-2006 гг. сотрудники ИТЭФ принимали активное участие в обсуждении возможной
конфигурации установки. Совместно с ИЯИ были выполнены расчёты ожидаемых фонов
при различных конфигурациях. Коллаборацией был принят вариант конструкции криостата,
предложенный совместно ИТЭФ и ИЯИ. С 2005 г. сотрудники ИТЭФ принимали и
принимают деятельное участие в восстановлении и модернизации существующих Ge
детекторов и подготовке их к использованию в новых условиях эксплуатации. В настоящее
время с их участием ведётся подготовка к запуску рабочиё макет установки LArG. После
запуска в 2008 г. предусматривается проведение длительных фоновых измерений, в условиях
максимально приближенных к рабочим.
Сотрудники ИТЭФ/ИЯИ играли решающую роль также в работах по подготовке 2-й фазы
эксперимента, а именно организации наработки, контроля качества и доставки в Германию
обогащённого германия из ФГУП ПО «Электрохимический завод» (г. Зеленогорск
Красноярского края). С целью существенного снижения активации обогащенного продукта
при его перевозке из Сибири в Германию был выполнен расчет и эскизный проект
компактного транспортного контейнера. В этом контейнере, изготовленном ФГУП ПО ЭХЗ,
была осуществлена перевозка партии природного германия из Зеленогорска в Мюнхен.
11. INTAS (2007-2008), CRDF (2006-2007).
12. Утверждённые технические отчёты с участием сотрудников ИТЭФ:
1) GSTR-05-009. Gamma background of GERDA experiment.
2) GSTR-05-014.Cosmogenic activation of germanium and its reduction for low background experiments.
3) GSTR-05-015. The test report for Struck SIS3301 and XIA PIXIE-4 FADCs.
4) GSTR-05-016. Background for Gerda detector from external activity.
5) GSTR-05-021. Influence of isotopic composition of germanium detector on the sensitivity of 20 experiment.
6) GSTR-05-024. Production of 68Ge and 60Co for Phase II Detectors.
7) GSTR-06-004. Status of the IGEX detectors after restoration at LNGS.
8) GSTR-06-015. Mass spectrometry measurements of U, Th content in stainless steel.
9) GSTR-06-016 . Cosmogenic Background in the Phase I of the GERDA Experiment
10) GSTR-07-011. Design of Naked HP Ge Detector for Operation in Liquid Argon.
11) GSTR-07-014. Background measurements with open IGEX and ANG 2 detectors: effective masses.
12) GSTR-07-015. Scanning of the RG I detector by collimated gamma-sources 133Ba and 152Eu.
13) GSTR-07-016. Comparative techniques of Ge detectors effective mass measurements.
Публикации:
1) Корноухов В.Н. «Новые требования к обогащенным изотопам для экспериментов по изучению
безнейтринного двойного бета-распада (эксперимент ГЕРДА)». Докл. 10-й Международной научной
конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул».  М.: ЦНИИатоминформ, 2005.
с. 204207.
2) Шубин А.Н. и др., «НОВЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОГАЩЕННЫМ ИЗОТОПАМ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
ПО ИЗУЧЕНИЮ БЕЗНЕЙТРИННОГО ДВОЙНОГО -РАСПАДА (ЭКСПЕРИМЕНТ ГЕРДА)». АЭ, т. 101, № 2
(2006) с. 588-592.
3) I.Barabanov et al., Cosmogenic activation of germanium and its reduction for low background experiments. NIM
B251 (2006) pp. 115-120.
4) S.Shoenert et al. “Status of the Germanium Detector Array (GERDA) in the search of neutrinoless beta beta decays
of Ge-76 at LNGS. By GERDA Collaboration” Phys.Atom.Nucl.69 (2006) pp. 2101-2108 (Russia).
5) S.Shoenert et al., “The GERmanium Detector Array (GERDA) for the search of neutrinoless beta beta decays of Ge76 at LNGS”. Nucl.Phys.Proc.Suppl.145 (2005) pp. 242-245. (Netherlands)
6) M.Bauer et al., « MaGe: a Monte-Carlo framework for the Gerda and Majorana double  decay experiments”.
J.Phys.: Conf. Ser. 39 (2006) 1.
7) А.Д. Буланов и др., «СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ МЕТАЛЛОВ В ТЕТРАФТОРИДЕ
ГЕРМАНИЯ И ПОЛУЧАЕМОМ ИЗ НЕГО ДИОКСИДЕ ГЕРМАНИЯ» 2007 г. Статья направлена в журнал
"Неорганические материалы".
8) В.К. Карандашев и др., «Анализ образцов германия и диоксида германия методами масс-спектрометрии и
атомной эмиссии». 2008 г. Статья направлена в журнал «Журнал аналитической химии».
Презентации на конференциях.
1) Корноухов В.Н. «Новые требования к обогащенным изотопам для экспериментов по изучению
безнейтринного двойного бета-распада (эксперимент ГЕРДА)».
Докл. 10-й Международной научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и
молекул». 3 – 7 октября 2005 г. Звенигород, Россия.
2) Корноухов В.Н. “Статус эксперимента ГЕРДА”. The 3-rd Nizhny Novgorod Workshop "High-Purity
Monoisotopic Silicon. Production, Analysis, Properties and Application».
ИХВВ РАН, Нижний Новгород, 13 – 14 сентября 2006.
3) Корноухов В.Н. “Производство и применение высокочистого обогащенного германия: эксперимент ГЕРДА”.
XIII Конференция «Высокочистые вещества и материалы. Производство, анализ и применение”, 28-31 мая,
2007, Нижний Новгород, Россия.