SNO

Детектор SNO (Sudbury Neutrino Observatory) — нейтринная обсерватория в Садбери, расположенная на глубине 2 км под землей в шахте Крейгтон, около города Садбери в Канаде. Детектор был предназначен для поиска Солнечных нейтрино. Детектор был включен в мае 1999 года и был отключен в ноябре 2006. В настоящее время (2012 год) происходит переоборудование для использование в эксперименте SNO+. Принцип действия SNO основан на измерении черенковского излучения, которое является результатом взаимодействия солнечных нейтрино с тяжелой водой в детекторе.

Цели

Первые эксперименты по измерению солнечных нейтрино, проводившиеся в 1960-х годах, и все последующие эксперименты до SNO наблюдали лишь треть от теоретически предсказанного потока нейтрино, вычисленного в рамках стандартной солнечной модели. Такое расхождение получило название «проблема солнечных нейтрино». Одним из выдвигаемых предположений была гипотеза нейтринных осцилляций, т.е. превращение части излучаемых Солнцем электронных нейтрино при движении к Земле в другие типы (мюонные и тау-нейтрино). Сегодня это явление считают доказанным и общепринятым.

Цель построения SNO заключалась в возможности регистрации всех типов нейтрино, так как все предыдущие эксперименты были нацелены исключительно на поиск и измерение электронных нейтрино - основного типа нейтрино, образующихся на Солнце.

В 1984 году Герб Чен из университета Калифорнии в Ирвине впервые указал на возможность использование тяжелой воды для регистрации как полного потока нейтрино, так и электронных нейтрино отдельно. Шахта Крейгтон в Садбери, являющаяся одной из самых глубоких в мире, была выбрана как идеальное место для проведения эксперимента из-за низкого радиационного фона.

Описание

Акриловая сфера, окруженная фотоэлектрическими умножителями

Детектор SNO состоит из 1000 тонн тяжелой воды $D_{2}O$, содержащейся в акриловой сфере с толщиной 5.5 см и диаметром 12 метров. Сфера окружена 9600 фотоэлектронными умножителями, которые покрывают 64 % площади сферы. Снаружи детектор заполнен чистой водой, для защиты от результатов распада урана и тория, находящихся в горной породе.

SNO измеряет нейтрино рожденный в результате одой из реакций, происходящей на Солнце^[1]:

$^8B:$

   $p+{^7B} \rightarrow {^8B} + \gamma$
  
   $^8B \rightarrow {^4{He}}+{^4{He}}+e_{+}+\nu_{e}$

Результатом реакции являются высокоэнергетические электронные нейтрино $\nu_{e}$ (~14.1 МэВ). Количество нейтрино образующихся в этой реакции составляет ~0.01-0.02 % от общего числа, рождаемых на Солнце.

Нейтрино, достигшие детектора SNO, могут провзаимодействовать с тяжелой водой, находящей в нем, тремя различными способами:

• $\nu_{e}+d \rightarrow p+p+e_{-}$ (Charged Current)

• $\nu_{x}+e_{-} \rightarrow \nu_{x}+e_{-}$ (Electron Scattering)

• $\nu_{x}+d \rightarrow p+n+\nu_{x}$ (Neutral Current)

При этом $\nu_{x}$ — здесь подразумевается нейтрино любого типа (мюонные, электронные или тау-нейтрино)(мюонный, электронный или тау).

Примечания

1. ↑ Ahmad, QR; et al. (2001). «Measurement of the Rate of ν_e + d → p + p + e⁻ Interactions Produced by ⁸B Solar Neutrinos at the Sudbury Neutrino Observatory». Physical Review Letters 87 (7): 071301. DOI:10.1103/PhysRevLett.87.071301. Bibcode: 2001PhRvL..87g1301A.

См. также

• SuperKamiokande
• Проблема солнечных нейтрино
• SNO+

Ссылки

• SNO Homepage (en)
• Калибровка детектора SNO (en)
• Каталог изображений SNO
• Эксперимент Девиса по регистрации солнечных нейтрино
• Первые результаты работы Нейтринной обсерватории Садбери

Координаты: 46°28′00″ с. ш. 81°10′22″ з. д. / 46.466667° с. ш. 81.172778° з. д. ^(G) (O)46.466667, -81.172778