GALLEX или Gallium Experiment - эксперимент по радиохимическому обнаружению нейтрино, который проводился с 1991 по 1997 год в Лаборатории Национали дель Гран Сассо (LNGS). Этот проект был выполнен международным сотрудничеством французских, немецких, итальянских, израильских, польских и американских ученых под руководством Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg. После краткого перерыва эксперимент был продолжен под новым названием GNO ( Gallium Neutrino Observatory ) с мая 1998 по апрель 2003 года.
Он был разработан для обнаружения солнечных нейтрино и подтверждения теорий, связанных с механизмом создания солнечной энергии. До этого эксперимента (и эксперимента SAGE, который проводился одновременно) не наблюдалось солнечных нейтрино низкой энергии.
Место расположения
Основные компоненты эксперимента, резервуар и счетчики, находились в подземной астрофизической лаборатории Laboratori Nazionali del Gran Sasso в итальянской провинции Абруццо , недалеко от Аквилы , внутри горы Гран-Сассо высотой 2912 метров . Его место под скалой, эквивалентной 3200 м воды, было важно для защиты от космических лучей . В эту лабораторию можно попасть по шоссе А-24, которое проходит через гору.
Детектор
Бак детектора объемом 54 м 3 был заполнен 101 тонной раствора трихлорида галлия - соляной кислоты , который содержал 30,3 тонны галлия. Галлий в этом растворе выступал в качестве мишени для ядерной реакции , индуцированной нейтрино , которая превратила его в германий посредством следующей реакции:
- ν e + 71 Ga → 71 Ge + e - .
Порог обнаружения нейтрино с помощью этой реакции очень низкий (233,2 кэВ), и это также причина, по которой был выбран галлий: другие реакции (например, с хлором -37) имеют более высокие пороги и, таким образом, не могут обнаруживать нейтрино низкой энергии. Фактически, низкий энергетический порог делает реакцию с галлием подходящей для обнаружения нейтрино, испускаемых в начальной реакции слияния протонов цепной реакции протон-протон , которые имеют максимальную энергию 420 кэВ.
Полученный германий-71 был химически извлечен из детектора, преобразован в герман ( 71 GeH 4 ). Его распад с периодом полураспада 11,43 дня был обнаружен счетчиками. Каждый зарегистрированный распад соответствовал одному зарегистрированному нейтрино.
Полученные результаты
В период 1991–1997 годов детектор измерял скорость захвата 73,1 SNU ( солнечных нейтринных единиц ). Последующий эксперимент GNO показал коэффициент захвата 62,9. [1]
Скорость нейтрино, обнаруженная в этом эксперименте, не соответствовала предсказаниям стандартной солнечной модели . Благодаря использованию галлия, это был первый эксперимент по наблюдению солнечных первичных рр-нейтрино. Другим важным результатом было обнаружение меньшего числа нейтрино, чем предсказывала стандартная модель ( проблема солнечных нейтрино ). После калибровки детектора количество не изменилось. Это несоответствие с тех пор было объяснено: такие радиохимические детекторы нейтрино чувствительны только к электронным нейтрино, а не к мюонным нейтрино или тау-нейтрино , следовательно, нейтринные осцилляции электронных нейтрино, испускаемых Солнцем и летящих на Землю, объясняют несоответствие.
Прочие эксперименты
Первое обнаружение солнечных нейтрино, эксперимент Homestake , использовало хлор- 37 для обнаружения нейтрино с энергиями до 814 кэВ.
После завершения GALLEX в апреле 1998 года на СПГС был запущен его следующий проект, Галлий-нейтринная обсерватория или GNO. [2] Проект продолжался до 2003 года.
Похожий эксперимент по обнаружению солнечных нейтрино с использованием жидкого галлия-71 был российско-американским галлиевым экспериментом SAGE .
Рекомендации
- ^ Гаврин, Владимир Н. (2011). «Российско-американский эксперимент с галлием SAGE». Успехи физ . 54 (9): 941–949. Bibcode : 2011PhyU ... 54..941G . DOI : 10.3367 / UFNe.0181.201109g.0975 .
- ^ GNO (галлий Neutrino Observatory) , октябрь 2000. Проверено 1 октября 2018.
Внешние ссылки
Координаты : 42 ° 25′14 ″ с.ш., 13 ° 30′59 ″ в.д. / 42,42056 ° с. Ш. 13,51639 ° в.