Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙФИЗИКО‐ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (государственный университет) Научный руководитель: к.ф.-м.н. Синев Валерий Витальевич Рецензент: д.ф.-м.н. Болотов Владимир Николаевич Введена Паули в 1930 г. Для объяснения непрерывного спектра электронов при бетараспаде. Нейтральная частица с полуцелым спином. Участвует в слабых взаимодействиях. Три типа нейтрино: e, m, t N = 2.984 (PDG) Нейтрино осциллируют, т.е. превращаются друг в друга. Впервые зарегистрировано в 1953 г. Райнесем и Коуэном на ядерном реакторе. 07/05/2016 2 В самом общем случае все источники нейтрино можно разделить на 3 группы: 1. Космические нейтрино 2. Нейтрино от естественных источников на Земле, возникающие в процессах бета-распада радионуклидов 3. Нейтрино от искусственных источников, к ним относятся реакторные антинейтрино и ускорительные нейтрино. 07/05/2016 3 07/05/2016 4 ne + p → e+ + n 1.8 МэВ Реакции обратного ne + 12C → 12B +e+ 13.88 МэВ бета-распада ne + 12C → 12N +e- 16.8 МэВ ne + 37Cl → 37Ar +e- 0.81 МэВ 12C (ni, ni’)12C +g 15.1 МэВ ni + e- → ni’ + e- Реакции захвата нейтрино ядрами Реакции рассеяния нейтрино на электронах и ядрах 07/05/2016 5 1.Определить полную радиоактивность. 2.Определить часть теплового потока Земли от радиоактивных элементов (238U и 232Th) 3.Получить распределение радиоактивных элементов в Земле 4.Помочь ответить на вопрос о естественном ядерном реакторе в центре Земли Трудности в осуществление детектирования: 1.Несколько сотен событий в год (даже на большом детекторе) 2.Трудность в оценке потока от 232Th (Всего 20%) 3.Сильный фон от ядерных реакторов 4.Сложно определить направление потока при малой статистике Для расчета потоков нейтрино из недр Земли надо использовать какую-либо модель расположения источников нейтрино – радиоактивных изотопов. - Модель силикатной Земли (Bulk Silicate Earth BSE) - Модель химического состава Земли - Предварительная Реперная Модель (PREM) - Одномерная модель описывающая изменение плотности в зависимости от радиуса. 8 Внешние данные необходимые для расчета: 1.Данные о плотности 2.Данные о распределение 238U и 232Th 3.Данные о толщине коры (верхней, средней, нижней) 4.Спектры антинейтрино 238U и 232Th Алгоритмы программы: 1.Интегрирования потока от каждой точки коры (Три слоя коры, с разрешением 2×2 градуса) 2.Расчета эффекта от гео-нейтрино в детекторе (Сворачивание спектра с сечением взаимодействия) Порог реакции обратного бета распада 1.806 МэВ 07/05/2016 10 Косинус угла между направлением нейтрино и вылетом позитрона. Косинус угла между направлением нейтрино и вылетом нейтрона. 07/05/2016 11 Таблица 7. Эффект от гео-нейтрино в детекторе массой около 1 кт (1032 протонов) от различных слоев Земли Слой Кора Верхняя Мантия Нижняя Мантия Ядро (радиоактивные элементы отсутствуют) Ядро (при доп. Концентрации U 10-9 г/г) Ядро (при доп. Концентрации U 5×10-8 г/г) ВСЕГО (событий от всех слоев): Эффект мишени протонов в 1032 Эффект мишени протонов в 1032 Эффект мишени протонов 40,2 1,5 6,3 40,2 1,5 6,3 40,2 1,5 6,3 0 --- ---- ---- 0,16 ----- ---- ----- 6 48 48,16 54 07/05/2016 в 1032 13 В нашей работе: 1.Провели обзор существующих моделей, описывающих строение земли 2.Рассчитали спектры гео-нейтрино 3.Провели обзор работ по расчету потока гео-нейтрино 4.Произвели расчет потока гео-нейтрино в различных точках Земного шара 5.Произвели расчет угловых распределений продуктов реакции в детекторе 6.Выводы LENA Baksan KamLAND SNO+ BOEXINO Hawaii http://igppweb.ucsd.edu/~gabi/crust2.html f 07/05/2016 15 Благодарности: Кафедре фундаментальных взаимодействий и космологии ИЯИ РАН и научному руководителю: к.ф.-м.н. Синеву Валерию Витальевичу и рецензенту: д.ф.-м.н. Болотову Владимир у Николаевичу