Регистрация солнечных нейтрино
Для регистрации солнечных и космических нейтрино используются три основных метода. Различные методы регистрации нейтрино имеют различные энергетические пороги.
Хлорный детектор. В 1946 г. Понтекорво предложил использовать для детектирования нейтрино реакцию:
νe + 37 Cl → e− + 37 Ar
Изотоп 37Ar, образующийся в результате захвата нейтрино, является радиоактивным и переходит в 37Cl
путем e− -захвата. Период полураспада 37Ar
составляет 35 дней. Порог регистрации нейтрино хлорным методом составляет 0.814 МэВ, т. е. хлорный метод не регистрирует нейтрино, образующиеся в
реакции p + p →d +e+ +νe , дающей основной выход
солнечных нейтрино. Хлорный детектор регистрирует, главным образом, самые энергичные «борные» нейтрино, образующиеся на Солнце в реакции
8 B → 8 Be* + e+ +νe .
Регистрация солнечных нейтрино
Галлиевый детектор. Большие надежды связаны с построением детекторов на основе изотопа 71Ga. Для регистрации нейтрино в этом детекторе используется реакция
71Ga +νe → 71Ge +e−.
Поглощение нейтрино приводит к образованию радиоактивного изотопа 71Ge (T1/2=11.4 дн). Галлиевый детектор имеет очень низкий порог регистрации нейтрино (233 кэВ) и поэтому он чувствителен к основному потоку солнечных нейтрино из реакции
p + p →d +e+ +νe .
Детектор, содержащий 60 тонн галлия, позволит регистрировать одно «протонное» нейтрино в сутки.
Метод регистрации нейтрино с помощью черенковского излучения. В этом методе, который используется в детекторах в KAMIOKANDE и SUPERKAMIOKANDE (Япония)
детектируется черенковское излучение, образующееся в
реакции |
νe +e− . |
Порог |
регистрации |
нейтрино, |
обусловленный фоном, составляет 7.5 МэВ. Таким образом, эти детекторы чувствительны лишь к части высокоэнергичных нейтрино, образующихся в результате
распада 8 B →8 Be* +e+ +νe . Однако этот тип детектора
имеет существенное преимущество перед двумя предыдущими, так как с его помощью может быть определено направление движения нейтрино.
ДетекторДэвиса
Для регистрации солнечных нейтрино Дэвисом был сконструирован детектор, основу которого составляет бак, заполненный 380 тыс. литров раствора четыреххлористого углерода. Атомы 37Ar, образующиеся в результате захвата нейтрино, извлекаются из жидкости путем продувания через неё газообразного гелия. Эффективность извлечения 37Ar составляет около 90%. Далее 37Ar поглощается с помощью угольных фильтров, охлажденных до температуры жидкого азота, и отделяется от гелия. После соответствующей химической очистки образцы с аргоном помещаются в специальный низкофоновый детектор, в котором регистрируется β-распад 37Ar. Наблюдаются рентгеновские
фотоны с энергией 2.8 кэВ, сопровождающие e-захват.
Для того, чтобы уменьшить фон космического излучения, установка размещалась в специально созданной подземной лаборатории на глубине 1490 м. В эксперименте Дэвиса невозможно зарегистрировать весь поток нейтрино и, в частности, нейтрино, возникающие в основной реакции взаимодействия двух протонов.
Проблема солнечных нейтрино
Поток нейтрино от Солнца оказался примерно вдвое меньше, чем предсказывает Стандартная солнечная модель!!!