Измерение и анализ формы β-спектров 63Ni и 45Ca с целью поиска вклада от массивного нейтрино.

До открытия осцилляций нейтрино, вопрос о том, совпадают ли массовые и токовые состояния нейтрино, являлся одним из наиболее актуальных в физике элементарных частиц. Наряду с интенсивным поиском осцилляций нейтрино на реакторах и ускорителях, и с солнечными и атмосферными нейтрино, анализ кинематики двух и трех частичных распадов с излучением нейтрино позволяет исследовать проблему смешивания нейтрино. В 1989-1991 г.г. в целом ряде работ было заявлено о существовании массового состояния нейтрино с mν = 16.8± 0.4 кэВ и углом смешивания |UeH|2=0.0085± 0.001. Для проверки нами был измерен -спектр 63Ni. Тонкий слой 63Ni наносился прямо на золотое покрытие Si(Li)-детектора, который соединялся вплотную со вторым, точно таким же детектором. В такой геометрии, при включении детекторов на антисовпадения, эффективно подавляется вклад электронов обратного рассеяния в низкоэнергетическую часть ответной функции детекторов, поэтому величина и форма “хвоста” функции разрешения в нашем эксперименте существенно отличалась от той, которая использовалась в работах, “наблюдавших” тяжелое нейтрино. Было получено, что угол смешивания |UeH|2<0.0015 (90% у.д.), что противоречило результатам работ, наблюдавших 17 кэВ нейтрино.

В экспериментах по поиску массы нейтрино, испускаемого при β-распаде трития, отрицательные значения mν2 могли бы быть объяснены наличием монохроматического пика слева от граничной энергии. Возможные нестандартные варианты объяснения возникновения этого пика, такие как связанное состояния нейтрино или существование нейтринного моря возбуждают экспериментальный интерес к поиску аналогичного эффекта для других ядер испытывающих β-распад. В выполненной нами работе для обнаружения вышеуказанных эффектов анализировался спектр 45Са (Е0 = 256 кэВ ~ me/2). Методической особенностью данного эксперимента является то, что к источнику 45Са был добавлен изотоп 125mТе, что позволило надежно определить ответную функцию детектора. Ограничение на интенсивность пика с энергией, равной граничной энергии составило 1.3·10-7 распад-1. Измеренный спектр был также проанализирован с целью поиска тяжелого нейтрино. Для интервала масс нейтрино 75 - 100 кэВ получены новые ограничения на параметр смешивания (|UeH|2<0.005 для 90% у.д.).

Для каждого ядра (63Ni и 45Са) измерения имели свои методические особенности:
  1. Спектр 63Ni был измерен в условиях максимального подавления обратного
    рассеяния электронов от поверхности детектора. Источник никеля наносился непосредственно
    на золотое покрытие первого детектора, который соединялся вплотную со вторым детектором
  2. Для 45Са одновременно измерялась функция отклика детектора для электронов. Для этого к 45Са был добавлен источник конверсионных электронов 125mТе



Результаты поиска нейтрино с массой 17 keV, излучаемого в β -распаде 63Ni:
результаты оптимального фита для (mν = 0, ¦UeH¦2=0, UeH - угол смешивания тяжелого нейтрино) (верхний график) и (mν = 17 keV,¦UeH¦2=0.01 (нижний график). Значение ¦UeH¦2=0.0015 исключено на 90% у.д.


Ограничения на параметры mν и ¦UeH¦2 полученные в эксперименте с 45Са в сравнении с другими экспериментами.

Back