게르마늄 검출기 배열

게르마늄 검출기 어레이(또는 GERDA) 실험은 지하 LNGS(Laboratory Nazionali del Gran Sasso)에서 Ge-76의 중성미자 이중 베타 붕괴(0νββ)를 탐색하고 있다. 중성미자 베타 붕괴가 발생할 경우 매우 희귀한 과정이 될 것으로 예상된다. 이 협업은 관측된 에너지 스펙트럼에서 0㎛3β Q-값(Q_ββ = 2039 keV) 주변의 좁은 스파이크로 나타나면서 재료 kg당 연간 1개 미만의 이벤트를 예측한다. 이것은 희귀한 해독제를 검출하기 위해 백그라운드 차폐가 필요하다는 것을 의미한다. LNGS 시설은 암석 과부하 1400m로 3000m의 물 차폐에 상당해 우주 복사배경을 줄여준다.

GERDA 실험을 완료한 후, GERDA 협업이 MAGERANA-협력과 합쳐져 새로운 실험 레전드를 구축한다.

디자인

이 실험은 베타 붕괴 선원과 입자 검출기로 고순도 농축 게 크리스털 다이오드(HPGe )를 사용한다. HdM과 Igex 실험의 검출기는 재처리되어 1단계에서 사용되었다. 검출기 배열은 구리가 줄지어 있고 초순수 탱크로 둘러싸인 액체 아르곤 크라이오스타트에 매달려 있다. 위의 물탱크와 플라스틱 섬광기의 PMT는 배경 뮤온을 검출하고 제외한다. 입자형태를 구분하기 위한 절단으로 펄스형상차별(PSD)을 적용한다.

2단계에서는 30개의 새로운 광폭 게르마늄(BEGE) 검출기를 사용하여 활성 질량을 38 kg까지 증가시킨다. 배경의 크기를 10카운트⁻³/(keV·kg·yr)까지 줄일 계획이다. 이를 통해 100 kg·yr의 데이터를 취하면 반감기 민감도가 10년으로²⁶ 증가하며, 가능한 톤-척도 확장에 대한 평가가 가능해진다.

결과.

1단계에서는 2011년 11월부터 2013년 5월까지 21.6kg의 노출로 데이터를 수집했다. 중성미자 디케이는 관찰되지 않았으며, T $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ > $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ .1 $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ y $T_{0\nu \beta \beta }>2.1\cdot 10^{25}yr$ ${\displaystyle T_{0\nu \beta \beta \}}2$ 의 0 ββ / 90% CL 반감기 한계를 보였다 $.$ $1\cdot 10^{25}yr$ 이 한계는 이전의 결과와 결합하여 3/10²⁵ yr로 증가시킬 수 있으며 하이델베르크-모스코우 검출 주장을 부정한다. 유효 중성미자 질량에 대한 경계도 보고되었다: m_ν < 400 meV.

이중 베타 붕괴 반감기도 측정했다. T_2νββ = 1.84/10²¹ yr.

2단계는 추가적인 농축 Ge 검출기와 감소된 배경을 가지고 있으며, 약 하나의 크기 순서의 민감도를 높인다.

단계 2(7 문자열, 35.8kg의 농축 검출기)는 2015년 12월에 시작되었다.^[1]^{: 10}

2단계의 예비 결과는 네이처에 발표되었다.^[2] BEGe 검출기의 배경지수는 0.7·10⁻³ 카운트/(keV·kg·yr)로, 100 kg·yr의 노출 후 신호 영역에서 1 카운트 미만으로 해석된다. 다시 중성미자 해독이 관찰되지 않아 현재의_1/2 반감기 한계는 T > 5.3·10²⁵ yr(C.L. 90% C.L.)로 가져왔다.

2018년 현재, 2단계 데이터 수집은 계속되고 있다.

참조

^ GERDA collaboration; M.Agostini; et al. (8 July 2016). First results from GERDA Phase II (PDF). XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino 2016). London.
^ GERDA collaboration; M.Agostini; et al. (2017-04-05), "Background-free search for neutrinoless double-β decay of ⁷⁶Ge with GERDA", Nature, vol. 544, no. 7648, pp. 47–52, arXiv:1703.00570, Bibcode:2017Natur.544...47A, doi:10.1038/nature21717, PMID 28382980, S2CID 4456764

출판물

GERDA collaboration, Agostini M.; et al. (19 September 2013). "Results on Neutrinoless Double-β Decay of ⁷⁶Ge from Phase I of the GERDA Experiment" (PDF). Physical Review Letters. 111 (12): 122503. arXiv:1307.4720. Bibcode:2013PhRvL.111l2503A. doi:10.1103/PhysRevLett.111.122503. PMID 24093254.
GERDA collaboration, Agostini M.; et al. (12 February 2013). "Measurement of the half-life of the two-neutrino double beta decay of ⁷⁶Ge with the GERDA experiment". Journal of Physics G. 40 (3): 035110. arXiv:1212.3210. Bibcode:2013JPhG...40c5110T. doi:10.1088/0954-3899/40/3/035110. S2CID 119118050.
GERDA collaboration, Ackermann K.-H.; et al. (March 2013). "The GERDA experiment for the search of 0νββ decay in ⁷⁶Ge". European Physical Journal C. 73 (3): 2330. arXiv:1212.4067. Bibcode:2013EPJC...73.2330A. doi:10.1140/epjc/s10052-013-2330-0.
GERDA collaboration, Agostini M.; et al. (5 April 2017). "Background-free search for neutrinoless double-β decay of ⁷⁶Ge with GERDA". Nature. 544 (7648): 47–52. arXiv:1703.00570. Bibcode:2017Natur.544...47A. doi:10.1038/nature21717. PMID 28382980. S2CID 4456764.

외부 링크

GERDA 협업
INSPINS-HEP에 대한 GERDA 실험 기록

[G2-07-1] GERDA collaboration; M.Agostini; et al. (8 July 2016). First results from GERDA Phase II (PDF). XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino 2016). London.

[2] GERDA collaboration; M.Agostini; et al. (2017-04-05), "Background-free search for neutrinoless double-β decay of ⁷⁶Ge with GERDA", Nature, vol. 544, no. 7648, pp. 47–52, arXiv:1703.00570, Bibcode:2017Natur.544...47A, doi:10.1038/nature21717, PMID 28382980, S2CID 4456764

[1]

[2]

Search

게르마늄 검출기 배열

네임스페이스

더

목차

디자인

결과.

참조

출판물

외부 링크