Материал: Международная телекоммуникатсионная конферентсия Молодеж и наука Ч.2 2015
Актуальные проблемы физики ядра, частиц, астрофизики и космологии
от околоземного региона (8 RЗемли) до удалённого региона (200 RЗемли). ИСЗ Geotail был запущен 24 июля 1992 года [4].
Использовались файлы, в которых описано положение спутника в различные моменты времени и величина магнитного поля [5]. На рис.2 показана траектория движения спутника относительно Земли. В это время Geotail пересекал перечисленные в табл.1 характерные области магнитосферы.
Табл. 1. Координаты спутника относительно Земли в некоторые моменты времени в системе GSE (X, Y, Z – в радиусах Земли)
Дата |
Время |
X |
Y |
Z |
Регион |
1 окт 1992 |
02:56 |
-131.6 |
-10.0 |
15.6 |
Граничный слой |
25 янв 1993 |
13:48 |
-94.0 |
-2.4 |
-6.0 |
Шлейф магнитосферы |
2 мар 1993 |
15:40 |
-110.6 |
-0.1 |
-2.3 |
Нейтральная поверхность |
30 апр 1993 |
10:25 |
3.6 |
14.9 |
-0.5 |
Солнечный ветер |
Рис. 2. Графики движения спутника в период с 3 января 1994 года по 25 января 1994 года (а) и в период с 1 октября 1992 года по 31 октября 1994 года (б)
Аналогичные таблицы были составлены для всего периода работы ИСЗ Geotail, и по результатам их анализа выбраны области траектории, в которых в дальнейшем будут проводиться определение диапазона изменения интенсивности и характерной длительности величины магнитного поля для дальнейшего выбора магнитометров, обеспечивающих необходимую точность измерений при их установке на ИСЗ с орбитами, находящимися во внешней магнитосфере Земли.
Список литературы
1.Tsyganenko, N.A., Sitnov, M.I. Modeling the dynamics of the inner magnetosphere during strong geomagnetic storms, 2005.
2.Zhou M., Ashour-Abdalla M., Deng X. et al. THEMIS observation of multiple dipolarization fronts and associated wave characteristics in the near-Earth magnetotail. Geophysical Research Latter, 2009.
3.E.V. Khyzhniak, I.V. Arkhangelskaja, E.N. Chasovikov et al Magnetometer Application for GAMMA-400 Telescope Switching into the Mode with Increased Low Energy Charged Particles Intensity Registration, 2015.
4.Nishida A. The GEOTAIL mission, 1994.
5.http://sd-www.jhuapl.edu/Geotail/geotail_regime_id_kp.txt
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
31 |
ПОИСК И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕДКИХ ПРОЦЕССОВ С ПОМОЩЬЮ НИЗКОФОНОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ (НЕЙТРИНО,
ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ, ДВОЙНОЙ БЕТА-РАСПАД)
Е.Д. РОВАН Научный руководитель – В.В. СИНЕВ, д.ф.-м.н., с.н.с.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ИЗМЕРЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ 14С В ЖИДКИХ СЦИНТИЛЛЯТОРАХ С ПОМОЩЬЮ ДЕТЕКТОРА МАЛОГО ОБЪЕМА В НИЗКОФОНОВОЙ КАМЕРЕ БНО ИЯИ РАН
Внизкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН, расположенной на глубине 4900 м.в.э., создана установка для измерения ультранизких концентраций изотопа 14С в образцах жидкого органического сцинтиллятора. Проведены измерения концентрации радиоуглерода 14С в образце сцинтиллятора на основе линейного алкилбензола.
Впоследнее время активно обсуждается ряд проектов по созданию больших сцинтилляционных жидких детекторов для регистрации крайне редких событий, в частности нейтринных потоков от различных природных источников [1-4]. Фундаментальной задачей является измерение потоков антинейтрино от распадов 238U, 232Th и 40K, содержащихся в земных недрах. Надежная регистрация этих антинейтрино (геонейтрино) позволит установить вклад энерговыделения от радиоактивного распада этих изотопов в общий тепловой поток Земли. С другой стороны, в работе [4] рассматривается возможность регистрации солнечных нейтрино от электронного захвата на ядрах 13N, 15O, 17F (так называемый цикл CNO) с помощью крупномасштабного жидкого сцинтилляционного детектора (типа LENA). Измерение потока этих нейтрино позволит получить важную информацию о химическом составе солнечных недр. В настоящее время в ИЯИ РАН ведутся исследования, связанные с разработкой проекта по созданию большого сцинтилляционного детектора на Баксанской нейтринной обсерватории (БНО)[3]. Предполагаемая масса детектора ~1030 кт. Географические особенности расположения обсерватории позволят существенно подавить фон, связанный с потоками антинейтрино от работающих реакторов АЭС и в то же время зарегистрировать потоки антинейтрино, несущие информацию о строении земной коры в данном реги-
оне.
________________________________________________________________________
32 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»
Поиск и исследование редких процессов…
Для анализа измеренного фона на наличие в сцинтилляторе изотопа 14C требуется знание формы спектра 14C. Бета-спектр изотопа 14C исследуется уже на протяжении долгих лет, но точная форма спектра остается до конца не выясненной. Сложность заключается в малой концентрации 14C в веществах и большом периоде полураспада (5730 лет).
Создана установка по измерению содержания радиоуглерода 14С в образцах жидкого сцинтиллятора. Проведены первые измерения со сцинтиллятором на основе отечественного ЛАБа. Результат содержания 14С оказывается на порядок больше полученного в сцинтилляторе в детекторе Borexino [5]. Наше измерение по одному методу дает значение 14С/12C = (7.9 ±0.9)×10-17, а по другому – (7.5 ± 1.5)×10-17 . Предполагается иссле-
довать образцы сцинтиллятора с основой из растворителя, полученного из различной нефти, чтобы определить влияние месторождения на содержание 14С. Также будут исследованы растворители, полученные из каменного угля. Проводится анализ фонов детектора с целью их дальнейшего подавления и снижения порога детектора для более уверенной регистрации бета-спектра 14С.
Рис. 1. Схема экспериментальной сцинтилляционной ячейки. 1 – ячейка с исследуемым ЖОС, 2 – световоды, 3 – ФЭУ
Список литературы
1.Бу1. Wurm Michael, Beacom John F., Bezrukov Leonid et al. The next-generation liquidscintillator neutrino observatory LENA. White Paper ArXive: 1104.5620 [astro-ph.IM].
2.Learned John G., Dye Stephen T. and Pakvasa Sandip, Hano-Hano. A deep ocean antineutrino detector for unique neutrino physics geophysics studies. arXiv: 0810.4975 [hepex].
3.Барабанов И.Р., Новикова Г.Я., Синев В.В., Янович Е.А., Исследование природных потоков нейтрино при помощи сцинтилляционного детектора большого объема на Баксане.
Препринт ИЯИ РАН 1228/2009. Barabanov I. R., Novikova G. Ya., Sinev V. V. and Yanovich E. A., Research of the natural neutrino fluxes by use of large volumescintillation detector at Baksan. arXiv: 0908.1466 [hep-ph].
4.Villante F.L. CNO solar neutrinos: a challenge for gigantic ultra-pure liquid scintillator detectors. arXiv:1410.2796 [hep-ph], 2014.
5.Angelo D.D., Bellini G., Benziger J. et al., Recent Borexino results and prospects for near future. arXiv: 1405.1779 [hep-ex].
.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
33 |
УНИКАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ УСТАНОВКА «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС НЕВОД»
А.А. КРУКОВЕЦ Научный руководитель – О.А. СИТЬКО, инженер.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
АНАЛИЗ ФОРБУШ-ПОНИЖЕНИЯ 21 ДЕКАБРЯ 2014 ГОДА ПО ДАННЫМ МГ УРАГАН
В работе приводятся результаты исследования падения темпа счета в потоке мюонов 21 декабря 2014 года. Использованы данные широкоапертурного мюонного годоскопа УРАГАН, которые регистрируют поток мюонов космических лучей на поверхности Земли одновременно с различных направлений (годоскопический режим).
Исследование форбуш-эффектов (ФЭ) в потоке мюонов космических лучей дает информацию о гелиосферных и магнитосферных возмущениях. ФЭ представляет собой изменение плотности и анизотропии первичных космических лучей, обусловленное крупномасштабными распространяющимися возмущениями солнечного ветра [1].
Исследования ФЭ в потоке мюонов имеют свои особенности: вопервых, открывается возможность изучения воздействия на магнитосферу Земли высокоэнергичной компоненты гелиосферных возмущений; вовторых, мюоны сохраняют направление движения первичных частиц, что позволяет получать пространственно-угловые характеристики модуляций космических лучей.
В данной работе представлены результаты анализа вариаций космических лучей для одного из крупных событий 21 декабря 2014 г. и его основных характеристик. Для изучаемого события, зарегистрированного мюонным годоскопом УРАГАН [2], определено состояние гелиосферы и магнитосферы Земли, а также на основе анализа пространственно-угловой динамики потока мюонов получены и проанализированы изменения локальной анизотропии потока мюонов во время ФП на разных фазах его развития. Работа выполнена в Научно-образовательном центре НЕВОД.
Список литературы
1.Белов А.В. и др. Известия РАН. Сер. физ. 2001, Т.65, №3, с. 373.
2.Н.С.Барбашина и др. Широкоапертурный мюонный детектор для диагностики атмосферы и магнитосферы Земли. Известия РАН. Серия физическая, т. 71, № 7 (2007).
________________________________________________________________________
34 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»
Уникальная научная установка «Экспериментальный комплекс НЕВОД»
А.С. ОВЕЧКИН Научный руководитель – Е.А. ЗАДЕБА, ассистент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
РЕГИСТРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЕТЕКТОРА НА ДРЕЙФОВЫХ КАМЕРАХ
В НИЯУ МИФИ ведется разработка координатно-трекового детектора [1] для регистрации окологоризонтального потока мюонов космических лучей сверхвысоких энергий. Детектор разрабатывается для совместной работы с экспериментальным комплексом НЕВОД. Основой установки являются дрейфовые камеры нейтринного детектора ускорителя У-70 ИФВЭ [2], которые имеют большую эффективную площадь (1.85 м2), хорошее координатное и угловое разрешение при относительно малом количестве измерительных каналов.
Координатно-трековая установка на дрейфовых камерах (КТУДК) была разработана для совместной работы с триггерной системой экс-
периментального комплекса НЕВОД, которая объединяет регистрирующие системы ЧВД, ДЕКОР, системы калибровочных телескопов и нейтронного детектора ПРИЗМА. Триггерная система имеет высокую скорость обработки данных: временной интервал между прохождением частицы через рабочий объем ЧВД и формированием триггерного сигнала равен примерно 500 нс. Максимальное время дрейфа электрона в дрейфовой камере равно 6 мкс, из-за чего регистрирующая система КТУДК, не может быть напрямую встроена в регистрирующую систему НЕВОД. Вместо этого она реализована отдельно с возможностью оффлайн объединения с данными НЕВОД.
Основной составляющей регистрирующей системы (РС) координатнотрековой детектора на дрейфовых камерах является система времяцифровых преобразователей, объединенных на общей шине данных и запускаемых по общесистемному триггеру экспериментального комплекса. Благодаря малому количеству сигнальных проволок при большой эффективной площади, в установке используется всего 1056 измерительных каналов. Приводится устройство РС и её особенности при работе с триггерной системой НЕВОД-ДЕКОР.
Регистрирующая система КТУДК основана на электронике E-MISS (блок-схема на рис. 1) разработанной в ИФВЭ для ускорительных экспериментов. Она содержит 128 канальный время-цифровой преобразователь
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
35 |