дослідження Подвійного бета-розпаду ядра ¹¹⁶Cd за допомогою збагачених ізотопом кадмію 116 сцинтиляторів вольфрамату кадмію

 

Ф. А. Даневич¹, А. С. Барабаш²,  П. Беллі³, Р. Бернабей^3,4, Я. В. Васильєв⁵, С. д’Анджело^3,4, А. Інчикітті^6,7, Ф. Капелла^6,7, В. Карачіоло⁸, С. Кастеллано⁸, В. В. Кобичев¹, С. І. Коновалов², М. Лаубенштейн⁸, Д. В. Пода¹, Р. Б. Подвіянюк¹, О. Г. Поліщук^1,7, В. І. Третяк¹, Д. М. Черняк¹, Р. Черуллі⁸, В. Н. Шлегель⁵, В. І. Юматов²

 

¹ Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ

² Інститут теоретичної та експериментальної фізики, Москва, Росія

³ Фізичний факультет Римського університету Тор Вергата, Рим, Італія

⁴ Відділення НІЯФ у Римському університеті Тор Вергата, Рим, Італія

⁵ Інститут неорганічної хімії ім. А.В. Ніколаєва, Новосибірськ, Росія

⁶ Фізичний факультет Римського університету ла Сапієнца, Рим, Італія

⁷ Відділення НІЯФ у Римському університеті ла Сапієнца, Рим, Італія

⁸ Національна лабораторія Гран Сассо НІЯФ, Асерджі, Італія

 

Дослідження подвійного бета-розпаду атомних ядер здатні дати відповіді на ряд ключових питань про властивості нейтрино та слабкої взаємодії: природу нейтрино (частинка Дірака чи Майорани?), масу та схему масових станів нейтрино, збереження лептонного заряду. Ядро ¹¹⁶Cd є одним із кількох найбільш перспективних для досліджень як з теоретичної (велика ймовірність розпаду), так і з експериментальної точки зору (велика енергія розпаду, можливість ізотопного збагачення методом центрифугування у кількостях, достатніх для проведення великомасштабних експериментів). Сприятливими факторами є також розроблені методи глибокого очищення кадмію і можливість застосувати сцинтиляційні кристали вольфрамату кадмію як низькотемпературні сцинтиляційні болометричні детектори з високою енергетичною роздільною здатністю і ефективним розділенням подій від бета-частинок і альфа-частинок, що дає можливість суттєво знизити фон. Для дослідження подвійного бета-розпаду ядра ¹¹⁶Cd був розроблений сцинтиляційний кристал вольфрамату кадмію масою близько 1.87 кг із кадмію, збагаченого ізотопом кадмію 116 до 82% [1]. Низькофоновий експеримент зі сцинтиляційними детекторами ¹¹⁶CdWO₄ ведеться в підземній лабораторії Гран Сассо [2, 3]. У жовтні 2013 року детектор був вдосконалений з метою зниження фону; вимірювання продовжуються з головною метою дослідити з якомога вищою точністю двонейтринний подвійний бета-розпад ¹¹⁶Cd, а також підвищити чутливість до безнейтринних каналів розпаду. В доповіді будуть представлені перші результати нового етапу експерименту.

 

 [1] A.S. Barabash et al., Low background detector with enriched ¹¹⁶CdWO₄ crystal scintillators to search for double β decay of ¹¹⁶Cd, J. of Instrumentation 06 (2011) p08011.

[2] A.S. Barabash et al., First results of the experiment to search for double beta decay of ¹¹⁶Cd with the help of enriched ¹¹⁶CdWO₄ crystal scintillators, Proc. 4-th Int. Conf. on Current Problems in Nucl. Phys. and At. Energy (NPAE-Kyiv2012), Kyiv, 2013, p. 353-356.

[3] D.V. Poda et al., Search for 2β decay of ¹¹⁶Cd with the help of enriched ¹¹⁶CdWO₄ crystal scintillators, arXiv:1312.0743 [nucl-ex].