ЖЭТФ, 2023, том 164, вып. 3 (9), стр. 386-395

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ВАРИАЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДОНА В

ПОДЗЕМНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ГРАН САССО, ИЗМЕРЕННЫЕ С

ПОМОЩЬЮ LVD

Н. Ю. Агафонова^a*, Е. А. Добрынина^a**, Н. А. Филимонова^a,b***, И. Р. Шакирьянова^a,

от имени Коллаборации LVD

^a Институт ядерных исследований Российской академии наук

117312, Москва, Россия

^b Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

141701, Долгопрудный, Московская обл., Россия

Поступила в редакцию 4 марта 2023 г.,

после переработки 17 марта 2023 г.

Принята к публикации 17 марта 2023 г.

Представлен анализ временных рядов гамма-квантов от естественной радиоактивности в подземной ла-

боратории LNGS (Италия), измеренных с помощью детектора большого объема (LVD). Установка пред-

назначена для регистрации нейтрино от гравитационных коллапсов звездных ядер в Галактике. Фоном

эксперимента являются нейтроны и гамма-кванты от распада дочерних ядер урана и тория. Анализ пери-

одических изменений числа гамма-квантов, обусловленных содержанием радона в подземной лаборато-

рии, показал наличие суточной, недельной, лунно-месячной и годовой модуляций. В работе приводятся

данные с 2004 по 2021 гг., включая период пандемии время низкой активности работ в зале LNGS.

DOI: 10.31857/S0044451023090079

EDN: KCOFRK

Постоянные составляющие а) и б) можно оце-

нить и определить на этапе создания экспериментов.

Содержание радиоактивных элементов (рядов ура-

1. ВВЕДЕНИЕ

на, тория и радиоактивного изотопа калия) оценены

для разных пород грунта и могут быть измерены

Учет фона в экспериментах, проводимых в под-

различными методами [1, 2].

земных лабораториях, представляет собой сложную

Составляющая г) известна с достаточно большой

задачу. Источники фона под землей можно разде-

точностью [3]. Недавно получены вариации мюонов

лить на следующие четыре составляющие:

за 24 года наблюдений и измерен поток мюонов с

а) радиоактивность окружающих горных пород,

высокой точностью на глубине 3600 м в. э. [4]. Но

включая нейтроны от естественного деления и

несмотря на известный поток мюонов под землей,

(α, n)-реакции;

вторичные частицы, а именно нейтроны, генериро-

б) присутствие радиоактивных примесей в мате-

ванные мюонами, еще не до конца изучены. Изме-

риале детекторов и их защиты;

рения сезонных вариаций нейтронов от мюонов под

землей получены только в работе [5]. Численного

в) содержащийся в воздухе и воде газ радон

моделирования не проводилось, оценки потока ней-

²²²Rn и продукты его распада;

тронов от мюонов как фона под землей были сдела-

г) мюоны космических лучей и их вторичные

ны в [6]. Вето-защита, которую обычно используют

частицы.

от мюонов, срабатывает только при попадании мюо-

нов в детектор, а нейтроны, генерированные мюона-

^* E-mail: agafonova@inr.ru

^** E-mail: dobrynina02@mail.ru

ми, прошедшими в грунте рядом с детектором, мо-

^*** E-mail: filimonova.na@phystech.edu

гут свободно проникать в детектор. Однако же энер-

386

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

Периодические вариации концентрации радона...

гетические спектры нейтронов, генерированные мю-

сверхновых в нашей Галактике. Основной реакцией

онами, полученные в экспериментах KARMEN [7],

взаимодействия нейтрино является обратный бета-

LVD [8] и в подземной лаборатории Soudan [9], име-

распад:

ют пределы до 80 МэВ, 500 МэВ и 70 МэВ соответ-

ν_e + p → e⁺ + n, n + p → d + γ.

ственно. Способность нейтронов уходить от мюон-

ного трека поперечное распределение была из-

В режиме непрерывного поиска нейтрино детектор

мерена в экспериментах LVD [10-12], KamLand [13],

работает с 1992 г., с 2004 г. входит в систему ран-

Borexino [14], Daya Bay [15]. Максимальное рассто-

него предупреждения о вспышках сверхновых

яние, которое нейтроны могут пройти, получено в

SNEWS [21]. В силу своих конструкционных особен-

LVD (мишень C_nH_2n и Fe) и составило приблизи-

ностей детектор также располагает широкими воз-

тельно 14 м [12].

можностями для изучения мюонов космических лу-

Фон от радона в атмосфере помещений (состав-

чей и продуктов их взаимодействия под землей. Ме-

ляющая в)) тяжело измерить, так как подвижность

тодика регистрации нейтринного сигнала и мюонов,

и хорошая растворимость в воде этого газа мешает

а также последние результаты эксперимента опуб-

проводить точные измерения. Также известно о су-

ликованы в [22, 23].

ществовании в земной коре радон-нейтронных при-

Установка LVD содержит около 1000 т жидкост-

ливных вариаций, связанных с лунными периодами

ного сцинтиллятора (C_nH_2n, n

= 9.6) и около

и имеющих гравитационное происхождение [16, 17].

1000 т железа [20]. Сцинтиллятор залит в 840 счет-

В работе [17] получены суточные и месячные при-

чиков. Счетчики имеют форму параллелепипеда

ливные вариации концентрации радона в земной ко-

(100×100×150 см³) и сделаны из нержавеющей ста-

ре. На концентрацию радона влияют многие факто-

ли толщиной 4 мм. На верхней грани каждого счет-

ры: изменение температуры, влажности, давления,

чика установлены три фотоумножителя (ФЭУ-49Б),

вибрация грунта. В работе [18] были обнаружены

включенные на совпадение. Счетчики помещены по

спорадические увеличения потока тепловых нейтро-

8 штук в металлические модули-контейнеры (тол-

нов, которые объясняются адвекцией грунтовых га-

щина стенок 20 мм), из которых набираются верти-

зов (эффект барометрической откачки радона).

кальные колонны. Пять колонн объединены в баш-

ню. Установка состоит из трех башен, в каждой по

В Лаборатории Гран Сассо (LNGS, Италия) на

280 счетчиков. Геометрически мы разделяем счет-

средней глубине 3600 м в. э. проводятся подземные

чики на внешние и внутренние.

низкофоновые эксперименты, температура и влаж-

ность в залах изменяются мало. Низкое содержание

Установка имеет два порога регистрации:

верхний (HET) для позитрона от реакции об-

урана и тория в горных породах [19] создает усло-

вия для изучения редких событий, предсказывае-

ратного бета-распада, E_HET

> 5МэВ, и нижний

(LET) для гамма-квантов от захвата нейтрона,

мых теорией в физике частиц и астрофизике. Ра-

бота приточной вентиляции и близость загруженно-

E_LET > 0.5 МэВ.

Основными источниками фона по низкому поро-

го транспортного туннеля вызывают колебания кон-

гу на установке LVD являются естественная радио-

центрации радона в течении суток. В зале A лабо-

активность грунта и радон, который образуется в

ратории LNGS находится детектор LVD [20], способ-

грунте в результате деления и распадов элементов

ный не только выполнять свою основную задачу

регистрацию нейтрино, но и контролировать уро-

уранового и ториевого рядов. Радон выходит в атмо-

сферу подземного помещения через множественные

вень фона и исследовать его вариации. Цель данной

работы показать возможности детектора LVD для

микротрещины в породе, хорошо растворяется в во-

де и переносится подземными водами.

изучения вариаций концентрации радона в подзем-

Таким образом, фоновый темп счета LVD можно

ном помещении. За время работы установки набран

разделить на две составляющие: постоянную, свя-

большой объем данных и можно выделить суточ-

занную с радиоактивностью материалов установки

ные, недельные и годовые вариации радона.

и окружающей среды (в основном скальной поро-

ды), и переменную, связанную с изменением кон-

центрации радона в подземных помещениях. С по-

2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА LVD В

мощью дополнительных измерений, проведенных

LNGS И МЕТОДИКИ РЕГИСТРАЦИИ

альфа-частичным радиометром радона (радономет-

Детектор большого объема LVD эксперимент

ром), было найдено, что количество отсчетов уста-

для поиска нейтринного излучения от вспышек

новки, обусловленных радоном, составляет ∼ 10%

387

Н. Ю. Агафонова, Е. А. Добрынина, Н. А. Филимонова и др.

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

от полного темпа счета по нижнему порогу, что со-

ма-кванты от распадов дочерних ядер радона,

ответствует концентрации радона ∼ 25 Бк/м³.

период полураспада которого

3.8 сут. Наибо-

Гамма-кванты, регистрируемые LVD, это

лее вероятная цепочка радиоактивных распадов:

гамма-кванты от захватов нейтронов прото-

нами сцинтиллятора и ядрами железа и гам-

222

218

214

210

−----→

-------→

Pb ---→

3.82 сут

3.05 мин

26.8 мин

19.7 мин

1.6 · 10^-4 с

22.3 г

Гамма-излучение создается в основном ядрами

(τ_Rn = 5.5 сут), следовательно, форма пика обуслов-

висмута²¹⁴Bi, за счет β-распада превращающими-

лена инжекцией радона в атмосферу зала и его вы-

ся в полоний с характерным временем 19.7 мин.

дувом вентиляцией. Можно показать, что убывание

Энергетический спектр гамма-излучения охватыва-

концентрации радона в зале неплохо согласуется с

ет диапазон от 0.6 до 2.5 МэВ. Поскольку порог

расчетным законом: C_Rn(t) = C₀ exp(-t/τ_ven ), где

регистрации энерговыделений во внутренних счет-

τ_ven = V/F = 2.75 ч, V = 22000 м³ объем зала A

чиках 0.5 МэВ, установка способна регистрировать

без оборудования, F = 8000 м3 · ч-1 мощность

весь диапазон [24].

вентиляции [25].

Ввиду невысоких энергий гамма-кванты прони-

По окончании пика величина C_Rn принимает по-

кают в счетчик главным образом через верхнюю

стоянное, равновесное (между эманацией из грунта

грань счетчика, толщина металла которой 4 мм. Бо-

и воды, с одной стороны, и вентиляцией с другой)

ковые и нижняя грани счетчика экранированы до-

значение.

полнительными 20 мм металла.

Радоновые пики бывают разной высоты и дли-

При обработке данных отбираются наиболее ста-

тельности. Наша задача

попытаться разделить

бильно работающие внутренние счетчики в течение

пики на ¾техногенные¿, обусловленные деятельно-

длительного времени. Число включаемых в обработ-

стью человека и техники под землей, и ¾аномаль-

ку счетчиков варьируется от 60 до 76 из 80 внут-

ные¿, связанные с сейсмической активностью; а так-

ренних счетчиков одной башни. Суммарный темп

же выделить плавные изменения концентрации ра-

счета нормируется на один счетчик в герцах. Ко-

дона, возникающие из-за гравитационно-приливных

личество отсчетов, обусловленных радоном, для 70

и сезонных эффектов.

счетчиков составляет около 3150 за 10 с. Это зада-

Идентификации аномальных возрастаний темпа

ет чувствительность метода 5% на уровне 3σ, т.е.

счета установки как ¾радоновых пиков¿ было посвя-

за 10-секундный интервал измерений установка за-

щено несколько измерений, которые дали возмож-

фиксирует 5-процентное отклонение концентрации

ность однозначно ассоциировать пики именно с ин-

с достоверностью ∼ 99.7%.

жекцией радона [24, 26, 27].

Для исследования фона низкоэнергетичных им-

пульсов E_HET > 0.5 МэВ данные формируются сле-

дующим образом: каждые 10 мин все сцинтилля-

ционные счетчики башни запускаются импульсом

3. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ВАРИАЦИИ

от генератора на регистрацию в течение 10 с. Та-

ким образом формируются временные ряды собы-

В анализе периодических вариаций величины

тий C_Rn(t), которые группируются в часовые дан-

C_Rn(t) мы использовали данные за 18 лет работы

ные, приведенные на секунду и нормированные на

детектора с 01.01.2004 по 31.12.2021. Временной ряд

1 счетчик.

C_Rn(t) первой башни LVD представлен на рис.1.

Особенность метода регистрации позволяет вы-

С 2004 до 2008 гг. (период I) [28] в лаборатории

делить временные характеристики аномальных ва-

работала система вентиляции, отличная от ¾обыч-

риаций величины C_Rn: время возрастания (фронт)

ной¿ 1992-2003 гг. и 2009-2021 гг. (период II). В пе-

от 3 до 10 ч и экспоненциальное уменьшение дли-

риод I велось активное строительство детектора

тельностью до

∼ 14 ч с показателем экспонен-

Gerda, который находится рядом с LVD (в 10 м).

ты τ

∼ 3ч. Вариации такого вида мы называ-

В подтверждение действия вентиляции мы иссле-

ем ¾радоновыми пиками¿. Как видим, полученные

довали поведение суточных и недельных данных

величины гораздо меньше времени жизни радона

C_Rn(t), в которых видно разную форму пиков во

388

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

Периодические вариации концентрации радона...

Рис. 1. Временной ряд суточных данных LVD башни T1 с 2004 по 2022 гг. Цифрами I и II показаны разные периоды

работы вентиляции

Рис. 2. Периодограмма анализа Ломба - Скаргла часовых

данных с 2008 по 2022 гг. Цифрами около линий показаны

периоды 1 неделя, 2 месяц, 3 год

временных рядах (см. разд. 3.3), вызванную измене-

Рис. 3. Годовые вариации темпа счета CRn в относитель-

нием режима вентиляции.

ных величинах Ny /〈Ny 〉, полученные методом наложения

Для поиска периодических сигналов в скорости

эпох. Кривая аппроксимация гармонической функцией

счета мы применили анализ Ломба - Скаргла к вре-

(см. пояснение в тексте)

менным рядам C_Rn(t) (рис. 2). Этот метод во мно-

гом аналогичен более знакомой спектральной плот-

ности мощности Фурье, но применяется для поиска

временного ряда, при фиксированном периоде (эпо-

периодичности в данных с нерегулярной выборкой.

хе). Здесь и далее мы будем использовать данные

Анализ Ломба - Скаргла не показал значимых пе-

первой башни (T1) LVD, так как она работала наи-

риодов (кроме годового). Мы предполагаем, что это

более стабильно, отличие скоростей счета только в

связано с природой исследуемых явлений, на кото-

коэффициенте 1.06 и 1.49 для второй (T2) и третьей

рые влияют погодные, сейсмические условия и т. д.,

(T3) башни соответственно. Скорость счета гамма-

различающиеся год от года.

квантов T3 больше, чем у других башен из-за гео-

Чтобы детально исследовать характеристики ва-

метрического расположения в зале: Т3 ¾открыта¿ с

риаций, мы применили метод наложения эпох. Этот

одной стороны; остальные башни окружены скаль-

метод заключается в наложении (суммировании)

ными породами и бетоном (Т1 с трех сторон, T2

друг на друга данных, разбитых на равные бины

с двух сторон, T2 находится между T1 и T3).

389

Н. Ю. Агафонова, Е. А. Добрынина, Н. А. Филимонова и др.

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

Рис. 4. Лунно-месячные вариации CRn. а за весь период 2004-2021 гг. (полнолуние приходится на 7 сутки); б пе-

риод II с 2009 по 2019 гг. (полнолуние приходится на 11 сутки). Кривая аппроксимация гармонической функцией (см.

пояснение в тексте)

3.1. Годовые вариации концентрации радона

3.2. Лунно-месячные вариации

концентрации радона

С целью выделения долговременной составляю-

щей вариаций концентрации радона был проведен

Синодический лунно-месячный период (проме-

анализ данных с 2009 по 2021 гг. (период II). Исполь-

жуток между одинаковыми фазами луны) состав-

зовались нормированные на среднее в год данные

ляет 29.53 земных суток. Другие лунные перио-

C_Rn(t), чтобы привести к единице.

ды (аномалистический, сидерический, дракониче-

Амплитуда модуляции колебаний темпа счета

ский), имеющие длительность 27.21-27.55 сут вно-

δN_y/〈N_y〉 и фаза φ_y с достаточной точностью бы-

сят искажения в поиск вариаций, связанных с мак-

ли установлены методом наложения эпох за 13 лет

симальными приливными эффектами. Поэтому ме-

наблюдений с периодом 1 год (рис. 3). Эти резуль-

тод наложения эпох будет давать приблизительный

таты хорошо обеспечены статистически: измерения

результат. Мы приняли эпоху равную 708 ч, или

проводятся каждые 10 мин, а затем усредняются по

708/24 = 29.5 сут. Таким образом, за 13 лет у нас

большому объему данных. Каждый бин гистограм-

будет около 160 периодов.

мы рис. 3 содержит порядка 3 · 10⁷ отсчетов, что да-

Результат метода наложения лунно-месячных

ет ошибку измерений порядка 0.002%.

эпох показан на рис. 4. В каждом бине усреднены

С помощью аппроксимации временного распре-

данные за 5260 ч. С помощью аппроксимации вре-

деления законом

менного распределения законом

N_y(t) = 1 + δN_y/〈N_y〉cos(2π(t - φ_y)/T)

N_m(t) = 1 + δN_m/〈N_m〉cos(2π(t - φ_m)/T)

с бином 1 мес. при T = 12 мес. были получены зна-

с бином 1 сут при T = 29.5 сут были получены зна-

чения величин модуляции

чения величин модуляции N_m/〈N_m〉 = (0.8 ± 0.15)%

δN_y/〈N_y〉 = (3.0 ± 1.1)%

и фаза φ_m (максимум кривой), которая соответству-

ет дню полнолуний. Фаза лунно-месячных вариа-

и фаза

ций полнолуние получается одинаковой для лю-

φ_y = (7.5 ± 0.5)мес.

бого периода наблюдений: 2004-2008 гг.(полнолуние

Ошибка определения величины δN_y/〈N_y〉 связана с

приходится на 7 сутки) рис. 4а, 2009-2019 гг. (полно-

колебанием физических условий год от года, коли-

луние приходится на 11 сутки) рис. 4б.

чеством осадков, атмосферными и сейсмическими

явлениями в регионе.

3.3. Недельные вариации концентрации

Максимум вариаций находится в августе. Радон

радона

переносится подземными водами, и его максималь-

ная концентрация достигается во время максималь-

На рис.5 приведены вариации C_Rn(t) в течение

ного насыщения скалы водой.

одной недели (с понедельника по воскресенье). Гра-

390

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

Периодические вариации концентрации радона...

Рис. 5. Недельные вариации CRn за 2005 (а ), 2009 (б), 2013 (в ) и 2020 (г) гг., полученные методом наложения эпох

(эпоха

1неделя = 168 ч)

фики получены методом наложения эпох: просум-

дневные и ночные часы в 2020 г. меньше обычной:

мированы соответствующие день недели и час в те-

δN_week(2020)= 2%, в то время как в 2009 и 2013 гг.

чение года и усреднены. На рисунке приведены ха-

около 7% и 5% соответственно.

рактерные примеры за 2005, 2009, 2013 и 2020 гг.

На изменение концентрации C_Rn(t), кроме рабо-

На рис.5а показан режим работы вентиляции

ты приточной вентиляции, также влияют следую-

в период I. Можно заметить, что в ночные часы

щие факторы:

концентрация радона растет, в течении рабочего

1) открывание и закрывание дверей на длительное

время ∼ 1-3 ч, для работы техники (подвоз обору-

дня уменьшается, вечером опять начинает расти; в

дования и материалов);

выходные дни концентрация остается на высоком

¾ночном¿ уровне.

2) движение транспорта в туннеле рядом с лабора-

торией, так как в выходные дни почти нет движения

Режим работы вентиляции периода II показан на

рис. 5б, в. На гистограммах видны дневные увеличе-

большегрузных машин. Подобные эффекты в тунне-

лях и подземных залах были описаны в работах [29]

ния концентрации и уменьшение к ночи; в выходные

дни низкая концентрация на уровне ¾ночных¿ зна-

и [30, 31].

чений.

3.4. Суточные вариации концентрации

На рис.5г представлен 2020 г. год пандемии.

радона

Из-за ограничений, связанных с Ковидом-19, бы-

ли запрещены работы на экспериментах в подзем-

Суточные вариации C_Rn(t) за 24 ч получены ме-

ной лаборатории, кроме обязательных мероприя-

тодом наложения эпох для рабочих дней с понедель-

тий. Отличие средних значений темпов счета в

ника на пятницу и для выходных дней (суббота,

391

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

Периодические вариации концентрации радона...

воскресенье). На рис.6-8 показаны примеры для

вом уровне экспериментов. Нами исследован низко-

2005 г. (относится к периоду I), 2009 г. (период II)

энергетический фон эксперимента LVD, связанный с

и 2020 г. (период пандемии) соответственно.

распространением гамма-квантов от дочерних ядер

Временной ход темпа счета в 2005 г. в рабочие

радона в лаборатории LNGS.

дни имеет два минимума, которые расположены на

Выбросы во временных рядах событий детектора

временной шкале около 12 и 16 ч. В районе 14 ч на-

связаны с инжекцией радона в атмосферу подземно-

блюдается повышение темпа счета (рис. 6а).

го помещения из микротрещин в грунте. На изме-

Временной ход темпа счета в 2009 г. в рабочие

нение концентрации радона в зале влияет техниче-

дни имеет два максимума, которые расположены на

ская деятельность в лаборатории LNGS, интенсив-

временной шкале около 12 и 16 ч. В районе 14 ч на-

ное движение в автотранспортном туннеле, сейсми-

блюдается снижение темпа счета (рис. 7а). Макси-

ческая активность и приливные силы. Нами были

мум вариации составляет 6.7%.

обнаружены суточные, недельные, лунно-месячные

и годовые вариации фона, связанные с изменени-

В выходные дни (суббота и воскресенье) для всех

годов темп счета фоновых событий имеет другой

ем концентрации радона в подземном помещении.

Недельные и суточные вариации обусловлены от-

вид: отсутствуют выраженные максимумы и не на-

блюдается увеличения темпа счета в рабочее время

крыванием дверей в зал эксперимента для проведе-

(рис. 6б, 7б).

ния технических работ, вследствие чего из соседних

коридоров проникает воздух, более насыщенный ра-

Заметим, что в пандемийные годы, 2020 и 2021 гг.

доном. Суточным вариациям также может способ-

(рис. 8

пример 2020 г.), суточного хода вариаций

ствовать микросейсмика, возникающая при движе-

C_Rn(t) почти нет (< 1%).

нии грузового автотранспорта по туннелю. Техно-

Поведение суточного хода (период II) объясня-

генное происхождение этих вариаций хорошо демон-

ется корреляциями с человеческой деятельностью в

стрируют представленные данные с установки LVD

рабочее время: открыванием и закрыванием ворот

за 2020 г. (так как в период пандемии человеческая

в зал эксперимента. Благодаря хорошей изоляции

деятельность была минимальна). Впервые в данных

помещения и действию приточной вентиляции, при

LVD выявлены вариации, связанные с лунными цик-

закрытых воротах концентрация радона в зале до-

лами. Годовые вариации носят сезонный характер и

статочно низкая и составляет ∼ 25 Бк/м³. В при-

связаны с изменением количества подземных вод,

легающих коридорах она больше в несколько раз.

что влияет на распространение радона.

Ночью приточная вентиляция при закрытых воро-

Изучая характер вариаций скорости счета фоно-

тах создает избыток давления, который уменьшает

вых импульсов по амплитуде и длительности, можно

выход радона из скалы. Днем в рабочее время от-

разделить составляющие фона и выделить различ-

крываются ворота, что приводит к увеличению кон-

ные эффекты, связанные с его изменением.

центрации радона в зале LVD. Во-первых, начинает

Целью дальнейших исследований является выяв-

поступать воздух из соседних помещений с повы-

ление характеристик вариаций концентрации радо-

шенной концентрацией радона, во-вторых, давление

на под землей, коррелирующих с различными гео-

в зале уменьшается и радон выходит из скалы в ат-

физическими и метеоэффектами.

мосферу зала интенсивнее.

Впервые на этот эффект, наблюдаемый в данных

Финансирование. Исследование выпол-

LVD, было указано нами в работе [24]. В работе [32] в

нено при финансовой поддержке Россий-

данных 2016 г. также был обнаружен часовой сдвиг

ского научного фонда (грант

23-22-00048),

между распределениями ¾летних¿ и ¾зимних¿ пе-

https://rscf.ru/project/23-22-00048/.

риодов данных, что объясняется часовой разницей

LVD Collaboration: Authors and Affiliations

¾летнего¿ и ¾зимнего¿ рабочего времени (часы уста-

N. Yu. Agafonova¹, M. Aglietta^2,3, P. Antonioli⁴,

новки всегда показывают ¾зимнее¿ время).

V. V. Ashikhmin¹, G. Bari⁴, G. Bruno^5,6,

E. A. Dobrynina¹, R. I. Enikeev¹, W. Fulgione^3,5,

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

P. Galeotti^2,3, M. Garbini^4,7, P. L. Ghia⁸, P. Giusti⁴,

Изучение вариаций радиоактивного фона под

E. Kemp⁹, A. S. Malgin¹, A. Molinario^5,10,

землей имеет важное значение для низкофоновых

R. Persiani⁴, I. A. Pless¹¹, O. G. Ryazhskaya¹,

лабораторий. Помимо измерения постоянной состав-

G. Sartorelli⁴, I. R. Shakiryanova¹, M. Selvi⁴,

ляющей фона, необходимо исследовать периодиче-

G. C. Trinchero^2,3, C. F. Vigorito², V. F. Yakushev¹,

ские и стохастические выбросы в среднем фоно-

and A. Zichichi^4,7

393

ЖЭТФ, вып. 3 (9)

Н. Ю. Агафонова, Е. А. Добрынина, Н. А. Филимонова и др.

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

¹ Institute for Nuclear Research

В. Ф. Якушев (Коллаборация LVD), Н. М. Со-

of the Russian Academy of Sciences

болевский, Изв. РАН, сер. физ.

73,

666

(2009)

117312, Moscow, Russia

[Bull. Russ. Acad. Sci., Physics 73, 628 (2009)].

² Department of Physic,

C. Zhang and D.-M. Mei, Phys. Rev. D 90, 122003

University of Turin and INFN

(2014).

10125, Turin, Italy

³ INAF, Osservatorio Astrofisico di Torino

10.

M. Aglietta et al., in Proc. of the XXVI ICRC, Salt

Lake City, 2 (1999), p. 44, hep-ex/9905047.

10025, Turin, Italy

⁴ University of Bologna and INFN

11.

H. Menghetti on behalf of the LVD Collaboration,

40127, Bologna, Italy

Nuovo Cim. С 29, 345 (2006).

⁵ INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso

67100, Assergi, L’Aquila, Italy

12.

А. С. Мальгин, Дисс

докт. физ.-матем. наук,

⁶ New York University Abu Dhabi, NYUAD

ИЯИ РАН, Москва (2018).

129188, Abu Dhabi, United Arab Emirates

13.

S. Abe et al., Phys. Rev.C 81, 025807 (2010).

⁷ Centro Enrico Fermi

00184, Roma, Italy

14.

J. Bellini et al. (the Borexino Collaboration), JCAP

⁸ Laboratoire de Physique

08, 049 (2013).

des 2 Infinis Iréne Joliot Curie, CNRS

15.

E. P. An et al., Phys. Rev. D 97, 052009 (2018).

91406, Orsay, France

⁹ University of Campinas

16.

В. В. Алексеенко, Д. Д. Джаппуев, В. А. Козярив-

13083, Campinas, Brazil

ский и др., Изв. РАН, сер. физ. 71, 1075 (2007)

¹⁰ Gran Sasso Science Institute

[V. V. Alekseenko, D. D. Dzhappuev, V. A. Kozyariv-

sky et al., Bull. Russ. Acad. Sci., Physics 71, 1047

67100, L’Aquila, Italy

(2007)].

¹¹ Massachusetts Institute of Technology

02139, Cambridge, USA

17.

В. В. Алексеенко, Ю. М. Гаврилюк, Д. М. Громуш-

кин и др., Физика Земли

45(8),

(2009)

[V. V. Alekseenko, Yu. M. Gavrilyuk, D. D. Dzhap-

ЛИТЕРАТУРА

puev et al., Izv. Phys. Solid Earth 45(8), 709 (2009)].

Н. П. Лаверов, М. В. Шумилин, И.В. Мельников,

18.

Ю. В. Стенькин, В. В. Алексеенко, Д. М. Громуш-

И. А. Лучин, Справочник геолога по поискам и

кин и др., ЖЭТФ 151, 845 (2017) [Yu.V. Stenkin,

разведке месторождений урана, Недра, Москва

V. V. Alekseenko, and D. M. Gromushkin, JETP 124,

(1989).

718 (2017)].

В. И. Баранов, Н. А. Титаева, Радиогеология, Изд-

19.

H. Wulandari, J. Jochum, W. Rau, and F. von Fei-

во Московского университета (1973).

litzsch, Astropart. Phys. 22, 313 (2004).

E. V. Bugaev, A. Misaki, V. A. Naumov, T. S. Sine-

20.

G. Bari, M. Basile, G. Bruni, G. Cara Romeo,

govskaya, S. I. Sinegovsky, and N. Takahashi, Phys.

A. Castelvetri, L. Cifarelli, A. Contin, C. Del Papa,

Rev. D 58, 054001 (1998).

P. Giusti, G. Iacobucci, G. Maccarrone, T. Massam,

R. Nania, V. O’Shea, F. Palmonari et al., Nucl.

N. Agafonova et al. (LVD Collaboration), Phys.

Instr. Meth. Phys. Res. A 264, 5 (1988).

Rev. D 100, 062002 (2019).

21.

P. Antonioli, R. T. Fienberg, F. Fleurot, Y. Fukuda,

N. Yu. Agafonova (on behalf of the LVD Col-

W. Fulgione, A. Habig, J. Heise, A. B. McDonald,

laboration), arXiv: 1701.04620; XXV ECRS

2016

C. Mills, T. Namba, L. J. Robinson, K. Scholberg,

Proceedings eConf C16-09-04.3.

M. Schwendener, R. W. Sinnott, B. Stacey, Y. Suzuki

J. Klinger and V. A. Kudryavtsev, Phys. Rev. Lett.

et al., New J. Phys. 6, 114 (2004).

114, 151301 (2015).

22.

N. Yu. Agafonova et al. (LVD Collaboration),

B. Armbruster et al. (KARMEN Collaboration),

Astrophys. J. 802, 47 (2015).

Phys. Rev. D 65, 112001 (2002).

23.

Н. Ю. Агафонова, О. Г. Ряжская, от имени колла-

Н. Ю. Агафонова, В. В. Бояркин, В. Л. Дадыкин,

борации LVD, ЯФ 85, 70 (2022) [N. Yu. Agafonova

Е. А. Добрынина, Р. И. Еникеев, В. В. Кузнецов,

and O. G. Ryazhskaya, Phys. Atom. Nuclei

85,

А. С. Мальгин, О. Г. Ряжская, В. Г. Рясный,

(2022)].

394

ЖЭТФ, том 164, вып. 3 (9), 2023

Периодические вариации концентрации радона...

24. Н. Ю. Агафонова, В. А. Алексеев, Е. А. Добрыни-

28. G. Bruno, PhD Thesis Univ. Degli Studi di L’Aquila,

на, В. В. Кузнецов, А. С. Мальгин, О. Г. Ряжская,

L’Aquila (2012).

В. Ф. Якушев, Препринт №1071/2001 ИЯИ РАН,

Москва (2001).

29. P. Richon, F. Perrier, E. Pili, and J. Sabroux,

Geophys. J. Int. 176, 683 (2009).

25. Е. А. Добрынина, Дипломная работа, МГУ

им. М. В. Ломоносова, физ. фак., каф. космиче-

30. A. Eff-Darwich, C. Mart´ın, M. Quesada, J. de la

ских лучей и физики космоса, Москва (2001).

Nuez, and J. Coello, Geophys. Res. Lett. 29,

2069

26. Н. Ю. Агафонова, В. В. Ашихмин, Е. А. Добрыни-

(2002).

на, Р. И. Еникеев, А. С. Мальгин, О. Г. Ряжская,

Н. А. Филимонова, И. Р. Шакирьянова, В. Ф. Яку-

31. A. Eff-Darwich, R. Vinas, V. Soler, J. de la Nuez, and

шев, коллаборация LVD, Изв. РАН., сер. физ.

M. L. Quesada, Radiat. Meas. 43, 1429 (2009).

85,

1661

(2021)

[N. Yu. Agafonova, V. V. Ashikh-

min, E. A. Dobrynina, R. I. Enikeev, A. S. Malgin,

32. Н. Ю. Агафонова, В. В. Ашихмин, Е. А. Добрыни-

O. G. Ryazhskaya, N. A. Filimonova, I. R. Shakyria-

на, Р. И. Еникеев, А. С. Мальгин, К. Р. Рудаков,

nova, V. F. Yakushev, and the LVD Collaboration,

О. Г. Ряжская, И.Р. Шакирьянова, В. Ф. Якушев,

Bull. Russ. Acad. Sci., Physics 85, 1320 (2021)].

Изв. РАН, сер. физ. 83, 673 (2019) [N. Y. Agafo-

27. Н. Ю. Агафонова, Е. А. Добрынина, Н. А. Фили-

nova, V. V. Ashikhmin, E. A. Dobrynina, R. I. Eni-

монова, от имени коллаборации LVD, Вестник

keev, A. S. Malgin, K. R. Rudakov, O. G. Ryazh-

Московского Университета, сер. 3, физика, астро-

skaya, I. R. Shakiryanova, and V. F. Yakushev, Bull.

номия 78 (1), 2310202 (2023).

Russ. Acad. Sci., Physics 83, 614 (2019)].

395