Chooz (эксперимент) - Chooz (experiment)

Chooz (Французский:[ʃo])[1] была короткой базой осцилляция нейтрино эксперимент в Chooz, Франция. Его основным результатом было установление ограничений на параметры осцилляций нейтрино, ответственные за изменение электронные нейтрино в другие нейтрино. В частности, было обнаружено, что грех2(2θ13 ) < 0.17 при больших δm2 и δm2 > 8×10−4 эВ2 для максимального перемешивания.[2] Результаты были опубликованы в 1999 году.

В Двойной чуц эксперимент продолжает собирать данные, используя то же лабораторное пространство.

Источник нейтрино

Chooz использовал нейтрино от двух реакторы с водой под давлением, которые обеспечивают> 99,999%
ν
е источник. Средняя энергия нейтрино составляла примерно 3 МэВ, а детектор находился примерно в 1000 м от реактора. Интенсивность измерялась с использованием как теплового баланса, так и нейтронной мощности реактора, и было известно, что она составляет более 2%. Детальное моделирование активной зоны реактора использовалось для прогнозирования как интенсивности, так и энергетического спектра нейтрино как функции времени. Нейтрино наблюдали через обратный бета-распад реакция (
п
 +
ν
е →
п
 +
е+
).[2]

Детектор

Детектор Chooz находился под землей, с 300 метр водного эквивалента перегружать, чтобы уменьшить фон космических лучей. Сам детектор представлял собой цилиндр диаметром 5,5 м и высотой 5,5 м. Детектор состоял из трех областей. Самая внутренняя область (область I) содержала 5 тонн сцинтиллятора, легированного гадолиний в таре из оргстекла. Гадолиний быстро захватил нейтроны, образовавшиеся при обратном бета-распаде. Вторая область (область II) содержала 17 тонн нелегированного сцинтиллятора для захвата электромагнитной энергии от обратного бета-распада (≈99%) и фотонов от захвата нейтронов в Gd (> 95%). Внешняя поверхность области II содержала 192 обращенных внутрь фотоумножитель трубки (ФЭУ) заключены в непрозрачную пластиковую структуру.

Самая удаленная область (область III) содержала девяносто тонн того же нелегированного сцинтиллятора, что и область II, и наложены вето на события космических лучей с использованием 48 ФЭУ.

Слой плексигласа между областями I и II был прозрачным, что позволяло ФЭУ в области II наблюдать сцинтилляционный свет из области I. Внутренняя поверхность контейнера области II была окрашена в черный цвет, чтобы избежать отражений, которые могут ухудшить измерения положения. Внешняя поверхность контейнера области II и внутренняя поверхность контейнера области III были окрашены в белый цвет, чтобы максимизировать сигналы вето.

Образец данных

Chooz собрал данные в общей сложности за 8210 часов: 3420 часов без работающего реактора, 3250 часов с одним работающим реактором и 1540 часов с работающими обоими реакторами. Всего за этот период наблюдалось 2991 нейтринный кандидат, 287 из которых возникли в периоды выключения реактора. Коррелированный фон составлял 1,01 события в день, а некоррелированный фон составлял 0,42 события в день. Также исследовался выход нейтрино в зависимости от мощности реактора, выгорания топлива и для каждого реактора отдельно.

Также были рассчитаны энергетический спектр позитронов и рассчитанное направление падающего нейтрино. Все распределения совпали с прогнозами.

Поиски осцилляций нейтрино

Для поиска осцилляций нейтрино использовались три метода анализа. Самый мощный метод использовал глобальный χ2 установка семи бункеров энергии позитронов для каждого реактора, всего четырнадцать бункеров. В χ2 был рассчитан для различных (θ, δm2) комбинации. Полный 14 × 14 Ковариационная матрица использовалась для учета корреляций между ячейками. В χ2 статистика также включает член для общей нормализации нейтрино (с погрешностью 2,7%) и член для калибровки энергии (с погрешностью 1,1%). Глобальный минимум с χ2 вероятность 96%, соответствует грех2(2θ) = 0.23, δm2 = 8.1×10−4 эВ2, общая нормализация нейтрино = 1.012, и шкала энергии = 1.006. Гипотеза об отсутствии колебаний также имеет высокую χ2 вероятность 93%, что соответствует общей нормировке нейтрино = 1,008 и шкале энергии = 1,011.

Интерпретация результатов

Результаты Chooz накладывают ограничения на Матрица PMNS элемент Ue32. Существуют две возможности, Ue32 < 0.03 или Ue32 > 0.97. В проблема солнечных нейтрино исключает второе неравенство, поэтому Ue32 ограничивается небольшими значениями. Данные CHOOZ также указывают на сильное предпочтение
ν
μ →
ν
τ гипотеза максимального перемешивания.

Примечание по наименованию

Коллаборация Chooz непоследовательна по капитализации. Иногда эксперимент выглядит как Chooz а иногда как CHOOZ. Однако это не акроним.

использованная литература

  1. ^ Пьер, Жан-Мари (1994). Phonétique Historique du Français et notions de phonétique générale (PDF) (На французском). Лувен-ла-Нев: Peeters. п. 104. ISBN  90-6831-608-7. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-01-22. Получено 2016-11-15.
  2. ^ а б M. Apollonio et al. (Сотрудничество CHOOZ) (2003). «Поиск осцилляций нейтрино на длинной базе на АЭС ЧООЗ». Европейский физический журнал C. 27 (3): 331–374. arXiv:hep-ex / 0301017. Bibcode:2003EPJC ... 27..331A. Дои:10.1140 / epjc / s2002-01127-9.

внешние ссылки