ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2019, том 82, № 1, с. 78-84

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ

О ГАЛЛИЕВОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ BEST-2 С ИСТОЧНИКОМ⁶⁵Zn

ПО ПОИСКУ НЕЙТРИННЫХ ОСЦИЛЛЯЦИЙ НА КОРОТКОЙ БАЗЕ

А. А. Джанелидзе²⁾, С. Б. Злоказов²⁾, Н. А. Котельников²⁾, А. Л. Ижутов³⁾,

С. В. Майнсков³⁾, В. В. Пименов³⁾, В. П. Борисенко⁴⁾, К. В. Киселев⁴⁾, М. П. Цевелев⁴⁾

Поступила в редакцию 13.06.2018 г.; после доработки 13.06.2018 г.; принята к публикации 13.06.2018 г.

Рассматривается использование источника⁶⁵Zn в галлиевом эксперименте BEST-2 для ограничения

области определения разрешенных осцилляционных параметров. Рассчитана необходимая активность

источника⁶⁵Zn для эксперимента BEST-2, его размеры, влияние на результаты осцилляционных

измерений, а также возможности изготовления такого источника. Рассмотрены схемы проведения

измерений.

DOI: 10.1134/S0044002719010069

1. ВВЕДЕНИЕ

В эксперименте BEST поиск осцилляций на

короткой базе будет производиться по анализу

Для проверки гипотезы существования сте-

скоростей захвата электронных нейтрино от ин-

рильных нейтрино или четвертого собственного

тенсивного источника⁵¹Cr активностью 3 МКи на

массового состояния нейтрино в настоящее время

ядрах галлиевой мишени [1]. Мишень, содержащая

идет подготовка нескольких экспериментов с

50 т жидкого металлического галлия, разделена

различными источниками нейтрино [1-4].

по двум зонам — внутренней шаровой и внешней

В настоящей работе показаны возможности

цилиндрической, с общим центром. Источник объ-

эксперимента BEST-2 с интенсивным искусствен-

емом около 1 л помещается в центр обеих зон

ным источником нейтрино⁶⁵Zn на двухзонной гал-

мишени по трубе, проходящей сверху вдоль оси

лиевой мишени [5, 6]. Эксперимент BEST-2 рас-

цилиндрической зоны мишени. При одинаковой

сматривается как продолжение и дополнение экс-

средней длине пробега нейтрино от источника в

перимента BEST с источником⁵¹Cr активностью 3

обеих зонах мишени, т.е. равной толщине галлия в

МКи [1, 2].

4π-геометрии, скорости захвата нейтрино в обеих

зонах при отсутствии осцилляций будут одинако-

выми и равны 65 сут-1 (при этом скорость захвата

2. ЭКСПЕРИМЕНТ BEST

солнечных нейтрино во всей мишени составляет

Эксперимент BEST готовится на базе галлие-

около 1 сут-1).

вого нейтринного телескопа ГГНТ в Баксанской

Осцилляции изменяют аромат нейтрино и

нейтринной обсерватории ИЯИ РАН, который с

уменьшают скорость захвата электронных нейтри-

1990 г. используется для солнечных нейтринных

но. Для осцилляций на короткой базе вероятность

измерений в эксперименте SAGE [7].

сохранения аромата электронных нейтрино равна:

В ГГНТ нейтрино регистрируются по реакции

⁽ 1.27Δm²L⁾

ν_e +⁷¹Ga →⁷¹Ge + e^-, и число взаимодействий

P_ee = 1 - sin² 2θ sin²

(1)

определяется по измеряемому количеству рождае-

мых атомов⁷¹Ge.

где энергия нейтрино E измеряется в едини-

цах МэВ, а длина пробега L — в метрах. Пара-

¹⁾Институт ядерных исследований РАН, Москва, Россия.

метры — амплитуда осцилляций sin² 2θ и разность

²⁾АО “Институт реакторных материалов”, г. Заречный,

Свердловская обл., Россия.

квадратов масс собственных массовых состояний

³⁾АО “ГНЦ НИИАР”, г. Димитровград, Ульяновская обл.,

Δm² (эВ²) — являются характеристиками осцил-

Россия.

ляций, которые необходимо найти в эксперименте.

⁴⁾ФГУП “ПО “Маяк”, г. Озерск, Челябинская обл., Рос-

сия.

Результаты предыдущих экспериментов с ма-

^*E-mail: vvgor_gfb1@mail.ru

лыми длинами пролета нейтрино (ускорительных,

О ГАЛЛИЕВОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

галлиевых с интенсивными искусственными источ-

3. ИСТОЧНИК⁶⁵Zn

никами, реакторных с расстояниями до 100 м) [8-

Распад изотопа⁶⁵Zn показан на рис. 1.

13] указывают, что параметр Δm² имеет значение

Нейтрино с энергией 1.35 МэВ излучается почти

порядка 1 эВ². Для нейтрино с энергией 1 МэВ

в половине распадов. Остальные распады приво-

длина осцилляций при Δm² = 1 эВ² составляет

дят к излучению нейтрино с энергией 235 кэВ,

2.5 м, поэтому при толщине каждой зоны мишени

т.е. вблизи порога захвата на галлии (233 кэВ), и

в эксперименте BEST порядка 60 см можно ожи-

сечение таких захватов мало.

дать, что скорости захвата нейтрино в двух зонах

Сечение захвата на ядрах⁷¹Ga нейтрино с энер-

будут заметно различаться из-за осцилляций. В из-

гией 1.35 МэВ примерно в 3 раза больше, чем у

мерениях скорости захвата суммируются по всем

нейтрино с энергией 0.75 МэВ от⁵¹Cr [14]. Поэто-

расстояниям внутри одной зоны:

му ожидаемая скорость захвата нейтрино от источ-

∫

P_ee(L)s(L)dL

ника⁶⁵Zn активностью 3 МКи в одной зоне при

∫

(2)

одинаковых размерах источников и зон мишеней

s(L)dL

= 108 сут-1. Учитывая, что время

будет равна n₀

Величина R здесь определяется как отношение

жизни⁶⁵Zn больше времени жизни⁵¹Cr (T1/2 =

измеряемой скорости захвата к ожидаемой для

= 244.1 и 27.7 сут соответственно), измерения с

данной зоны мишени. Функция s(L) определяет

⁶⁵Zn могут проводиться в течение большего време-

относительное количество нейтринных взаимодей-

ни, и для набора сравнимой статистики активность

ствий на расстоянии L между точками излучения

источника может быть заметно меньше. Оценим,

и захвата нейтрино. При этом влияние осцилляций

какую активность может иметь источник⁶⁵Zn.

на скорости захвата усредняется по расстояниям в

пределах каждой зоны мишени.

Чувствительность эксперимента BEST к ос-

4. АКТИВНОСТЬ ИСТОЧНИКА⁶⁵Zn

цилляциям определяется ошибками эксперимента.

Процедуры облучения и извлечения из ГГНТ

При отсутствии осцилляций ожидаемая статисти-

хорошо изучены и отлажены на протяжении дли-

ческая ошибка измерений по каждой зоне мише-

тельного времени в эксперименте SAGE [7]. В те-

ни равна 3.7% или 2.6% для измерений по всей

чение времени t₁ производится облучение (экс-

мишени целиком. Предполагается, что системати-

позиция) мишени потоком нейтрино с образова-

ческая ошибка составит также 2.6% для каждой

нием атомов⁷¹Ge, после чего в течение времени

зоны и суммарно по всей мишени. Тогда полная

t₂ образовавшиеся атомы извлекаются из мишени

ошибка измерений — статистическая плюс систе-

для последующего проведения процедур счета их

матическая — составит 4.5% для каждой зоны и

количества. Время облучения t₁ зависит от времени

3.7% для всей мишени. Дополнительно в ошиб-

жизни образуемого в мишени изотопа⁷¹Ge (T1/2 =

ку необходимо включить неопределенности сече-

= 11.43 сут). Например, для солнечных извлечений

ния захвата нейтрино ядрами⁷¹Ga, составляющие

+3.6/-3.0% [14].

5/2^-

При этом возможность определения значений

параметра Δm² в эксперименте BEST ограничена

EC 98.54%

интервалами значений Δm², при которых скорости

β⁺ 1.46%

захвата во внешней и внутренней зонах мишени

1.1154

50.7%

значительно различаются (см. рис. 7) [15]. Для того

Q = 1.3519

чтобы расширить диапазон определяемых значений

Δm², которые могут быть определены в измере-

0.7706

ниях, предложен эксперимент BEST-2 по схеме и

244.1 сут

на базе эксперимента BEST с другим нейтринным

источником. Вместо источника⁵¹Cr будет исполь-

зоваться источник⁶⁵Zn [5, 6]. Энергия нейтрино,

образующихся при распаде изотопа⁶⁵Zn, равна

3/2^-

1.35 МэВ, в 1.8 раза больше энергии нейтрино от

Cu EC 47.8%

⁵¹Cr (0.75 МэВ). Ниже мы рассмотрим возмож-

β⁺ 1.46%

ности проведения эксперимента BEST-2, его ожи-

даемые результаты и сравним их с результатами

Рис. 1. Схема распада⁶⁵Zn.

эксперимента с источником⁵¹Cr.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 82

№1

2019

ГАВРИН и др.

t₁, сут

5000

4000

3000

2000

1000

100

Рис. 2. Зависимость числа событий N от количе-

ства экспозиций m для экспериментов с источниками

Рис. 3. Зависимость длительности экспозиции t1 от

⁵¹Cr и⁶⁵Zn. Длительность экспозиции t1 различна

количества экспозиций m для экспериментов с ис-

для разных m, для получения максимального числа

точниками⁵¹Cr и⁶⁵Zn. Длительности t1 принимают

событий N.

только целые значения и меняются в зависимости от m

для получения максимального числа событий N.

было принято расписание экспозиций (облучений

солнечными нейтрино) с t₁ = 30 сут. Время t₂ со-

ошибка увеличится в ∼1.8 раза (накопление атомов

ставляло порядка 1 сут.

⁷¹Ge в мишени пропорционально (1 - e-λt1 )), т.е.

Если проводить все облучения в эксперименте

до 0.3%.

в течение одинакового времени t₁ и делать оди-

Статистика в эксперименте BEST определяется

наковые перерывы между облучениями t₂, то на-

количеством суммарно извлекаемого⁷¹Ge. При

копление статистики в эксперименте описывается

схеме облучения с m = 10 и t₁ = 9 сут ожидаемое

выражением

при отсутствии осцилляций количество извлечен-

-mB

n₀

1-e

ных атомов⁷¹Ge составит 1657. Для получения

N (m) =

(e-λ0t¹ - e-λ1t¹ )

(3)

λ₁ - λ₀

1-e^-B

такого же числа событий и в BEST-2 определим

далее необходимую активность источника⁶⁵Zn.

где m — количество экспозиций; λ₁ и λ₀ — посто-

янные распада источника и⁷¹Ge соответственно;

Для источника⁶⁵Zn, имеющего большее время

B = λ₁(t₁ + t₂).

жизни, удобно использовать схему измерений с

t₁ ≈ 30 сут, что соответствует схеме солнечных

На рис. 2 приведены зависимости суммарного

нейтринных измерений SAGE. На рис. 4 приведены

количества накопленных атомов⁷¹Ge N(m) для

зависимости суммарного числа извлекаемых ато-

источников⁵¹Cr и⁶⁵Zn от количества экспозиций

мов⁷¹Ge от количества экспозиций мишени N(m)

для целых значений t₁, при которых значение N

с фиксированным временем одной экспозиции t₁ =

максимально для данного m. На рис. 3 показаны

= 30 сут для различных активностей источника.

значения t₁, обеспечивающие достижение макси-

Суммарного количества событий N = 1657

мального N для заданных значений m.

можно достичь уже с источником⁶⁵Zn актив-

Процедуры эксперимента BEST-2 с источни-

ностью 0.33 МКи, т.е. почти в 10 раз меньше,

ком⁶⁵Zn аналогичны BEST с источником⁵¹Cr, и

чем активность источника⁵¹Cr в эксперименте

ошибки в них будут сравнимы. Систематика экспе-

риментов будет почти одинаковой, разница только

BEST. Число экспозиций при этом будет m ∼ 28, и

в ошибке, связанной с фоном солнечных нейтрино

эксперимент продлится t ≈ (t₁ + t₂)m ≈ 868 сут =

= 2.38 г.

из-за различных времен одной экспозиции t₁, ко-

личества экспозиций m и из-за разных способов

измерения активности источников. Фон солнечных

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКА

нейтрино в BEST приводит к ошибке, которая при

t₁ = 9 сут равна примерно 0.18%, и для увеличен-

Источник⁶⁵Zn может быть изготовлен облу-

ного примерно в 3 раза времени облучения t₁ ≈

чением цинка, обогащенного до ∼94% по изото-

≈ 30 сут при одинаковом числе облучений m = 10

пу⁶⁴Zn, в потоке тепловых нейтронов ядерного

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 82

№1

2019

О ГАЛЛИЕВОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

реакторе описывается выражением

3500

N₆₄(0)Φσ₆₄

0.5 МКи

N₆₅(t) =

(4)

3000

Φ(σ₆₄ - σ₆₅) - λ

0.4 МКи

× (e-(λ+Φσ65 )^t - e-Φσ64t).

2500

Здесь N₆₄(0) — начальное количество атомов64Zn

2000

0.3 МКи

в потоке нейтронов Φ; σ₆₄ и σ₆₅ — сечения захвата

нейтронов изотопами⁶⁴Zn и⁶⁵Zn; λ — постоянная

1500

0.2 МКи

распада⁶⁵Zn.

1000

На рис. 5 приведена кривая накопления N₆₅(t).

В реакторе с потоком тепловых нейтронов Φ =

500

= 1×10¹⁴ см-2 с-1 намишени массой 20 кгс 94%-

ным обогащением по изотопу⁶⁴Zn можно достичь

100

максимальной активности около 0.3 МКи.

В справочнике [16] сечение выгорания⁶⁵Zn (в

(n, α)-реакции) в потоке тепловых нейтронов равно

Рис. 4. Накопление статистики N(m) в эксперимен-

250 бн; в этом случае для накопления активности

тах с источником⁶⁵Zn с активностями от

0.2

до

необходимо использовать массу облучаемого цин-

0.5 МКи. Ось абсцисс — количество экспозиций m с

t1 = 30 сут.

ка примерно на 20% больше. Все оценки, приве-

денные ниже, сделаны для σ₆₅ = 64 бн.

Расчеты наработки⁶⁵Zn были сделаны для трех

реактора. В табл. 1 приведены сечения захвата

реакторов: МИР (АО “ГНЦ НИИАР”, Димитров-

тепловых нейтронов для разных изотопов цинка.

град, Ульяновская обл.), ИВВ-2М (АО “ИРМ”,

Заречный, Свердловская обл.) и Л-2 (ФГУП “ПО

Изотоп⁶⁴Zn имеет малое сечение захвата ней-

“Маяк”, Озерск, Челябинская обл.).

трона, поэтому для наработки значительного коли-

Для исследовательского реактора МИР изуча-

чества⁶⁵Zn необходимо облучить большую массу

лись возможности накопления⁶⁵Zn при облуче-

⁶⁴Zn. В свою очередь, образующийся⁶⁵Zn имеет

нии двух типов материала мишени — оксида цинка

большое сечение захвата нейтронов и будет за-

метно “выгорать” в реакторе. Накопление⁶⁵Zn в

s(L)

1.4

N, МКи

0.4

1.2

1.0

0.3

0.8

0.6

0.2

0.4

0.1

0.2

100

150

200

L, см

500

1000

1500

2000

t, сут

Рис. 6. Зависимости относительных вероятностей ре-

Рис. 5. Кривые накопления количества N65 актив-

гистрации нейтрино s(L) во внутренней (сферической)

ности⁶⁵Zn в потоке тепловых нейтронов Φ = 1 ×

и внешней (цилиндрической) зонах галлиевой мишени

× 10¹⁴ см-2 с-1 для цинковой мишени массой 20 кг с

от длины пробега L от точки рождения для цилиндри-

94%-ным обогащением по изотопу⁶⁴Zn; 1 — без учета

ческих источников⁵¹Cr (∅8.6 × 9.5 см) и⁶⁵Zn (∅16 ×

“выгорания”⁶⁵Zn; 2 — с учетом “выгорания”⁶⁵Zn.

× 40 см).

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 82

№1

2019

ГАВРИН и др.

Таблица 1. Изотопный состав и сечения захвата тепловых нейтронов

Изотоп цинка

Содержание в природном Zn [%]

48.6

27.9

4.1

18.8

0.62

Содержание в обогащенном Zn [%]

Сечение захвата теплового нейтрона [бн]

0.787

64.03

0.618

7.47

1.065

0.0917

ZnO и металлического цинка Zn, обогащенных по

Для получения активности 0.33 МКи понадобится

изотопу⁶⁴Zn, — при различных вариантах разме-

приблизительно в 1.5 раза меньшее количество

щения мишеней в облучательном устройстве.

материалов.

Активности 0.33 МКи⁶⁵Zn можно достичь об-

По расчетам наработки⁶⁵Zn в реакторе Л-2 в

лучением оксида ZnO массой 32 кг (объемом 6.4 л)

ФГУП “ПО “Маяк” за 200 сут облучения цинка

в течение 295 сут; при увеличении массы оксида

с 94%-ным обогащением по изотопу⁶⁴Zn можно

до 42 кг (8.4 л) длительность облучения снижается

достичь удельной активности 9.5 Ки/г Zn. В расче-

вдвое, до 150 сут. Такую же активность (0.33 МКи)

тах предполагается использование цинка в форме

на металлическом цинке можно получить при массе

таблеток оксида цинка плотностью около 5 г/см³

цинка 33 кг (4.7 л) облучением в течение 230 сут или

(плотность цинка в оксиде 4 г/см³). В этом случае

40 кг (5.7 л) в течение 170 сут.

для получения активности 0.33 МКи необходимо

С теми же массами облучаемого материала

облучить в реакторе порядка 34.7 кг Zn или 43 кг

можно достичь активности 0.5 МКи. Для этого

ZnO. Объем активной части источника в этом

необходимо увеличить длительность облучения до

случае составит 8.7 л, т.е. в ∼15 раз больше, чем

2 лет для массы 32 кг ZnО и 33 кг металлического

объем источника⁵¹Cr в эксперименте BEST.

цинка и до 480 сут для 42 кг ZnO или 40 кг

Таким образом, активная часть источника⁶⁵Zn

металлического цинка.

0.33 МКи будет иметь размеры от 3.0 до 8.7 л, в

Расчеты наработки

⁶⁵Zn в реакторе ИВВ-

зависимости от того, в каком реакторе источник

2М показали возможность получения активности

будет изготавливаться. Рассмотрим, как влияют

0.5 МКи при облучении в течение 460 сут 30 кг

размеры источника на качество измерений BEST-

металлического цинка или в течение 490 сут 40 кг

2, сравнивая измерения источника⁶⁵Zn с размера-

оксида цинка, обогащенных до

94% по⁶⁴Zn.

ми, близкими к максимальным (8 л), с измерениями

источника⁵¹Cr объемом ∼0.6 л.

R_внеш/R_внутр

1.2

6. РАЗМЕР ИСТОЧНИКА

Источник в эксперименте BEST-2 будет по-

мещаться в центр обеих зон мишени по трубе с

1.1

внутренним диаметром 21 см. Поэтому для ци-

линдрического источника диаметр его не должен

превышать 19 см. Для обеспечения безопасности

персонала источник будет закрыт вольфрамовой

1.0

защитой толщиной 1.5 см. Тогда диаметр активной

части источника составит около 16 см, а высота

ее для активности 0.3 МКи и объема 8 л — около

0.9

40 см. На рис. 6 приведены функции s(L) — от-

носительные вероятности регистрации нейтрино в

зонах мишени на расстоянии L от точки рождения

в источнике, низ которого смещен на 10 см ниже

0.8

центра мишеней. По сравнению с функциями s(L),

полученными для размеров хромового источника,

Δm², эВ²

для цинкового источника, имеющего большие раз-

Рис. 7. Зависимости отношений ожидаемых скоростей

меры, характерна большая область пересечения

захвата нейтрино в двух зонах мишени (Rвнеш/Rвнутр) от

длин L, одинаковых для обеих зон мишени.

параметра осцилляций Δm² для амплитуды осцилля-

На рис.

приведены отношения ожидае-

ций sin² 2θ = 0.30 для источников⁵¹Cr и⁶⁵Zn.

мых скоростей захвата в двух зонах мишени

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 82

№1

2019

О ГАЛЛИЕВОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

(R_внеш/R_внутр) для источников

⁵¹Cr и 65Zn в

экспериментов даст не только лучшую эксперимен-

зависимости от величины параметра осцилляций

тальную обеспеченность измеренных осцилляций

Δm² для амплитуды осцилляций sin² 2θ = 0.30.

(если они есть в области поиска), но и возможность

точно измерить параметры этих осцилляций.

Области чувствительности определения Δm² для

двух источников сдвинуты относительно друг друга

Работа выполнена с использованием научного

таким образом, что максимумы и минимумы одной

оборудования УНУ ГГНТ БНО ИЯИ РАН при

кривой приходятся на значения, равные единице,

частичной финансовой поддержке Минобрнауки

другой, что означает разную чувствительность экс-

РФ: соглашение № 14.619.21.0009, уникальный

периментов с этими источниками к возможности

идентификатор проекта RFMEFI61917X0009.

определения параметра Δm². Амплитуда первых

Работа сотрудников Института ядерных иссле-

минимумов и максимумов кривой⁶⁵Zn меньше,

дований РАН по оценке необходимой активности

чем для⁵¹Cr на примерно 15%, и эту разницу

источника⁶⁵Zn, его размеров и возможностей из-

в чувствительности можно уменьшить за счет

готовления выполнена при финансовой поддержке

уменьшения размеров источника.

РФФИ в рамках научного проекта № 17-02-00690.

При проведении одного эксперимента — BEST

или BEST-2 — наиболее вероятные значения

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Δm², определяемые из экспериментов, соответ-

V. N. Gavrin, V. V. Gorbachev, E. P. Veretenkin, and

ствуют экстремумам кривых, показанных на рис. 7.

B. T. Cleveland, arXiv:1006.2103 (2010).

В случае выполнения двух экспериментов наиболее

K. N. Abazajian, M. A. Acero, S. K. Agarwalla,

вероятное значение Δm² будет определяться

A. A. Aguilar-Arevalo, C. H. Albright, S. Antusch,

согласно весу в каждом и может принимать любое

C. A. Arguelles, A. B. Balantekin, G. Barenboim,

значение в соответствующем интервале величин.

V. Barger, P. Bernardini, F. Bezrukov, O. E. Bjaelde,

S. A. Bogacz, N. S. Bowden, A. Boyarsky, et al.,

arXiv:1204.5379.

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

O. Smirnov et al. (BOREXINO Collab.), ЭЧАЯ 46,

В работе рассмотрены вопросы проведения экс-

166 (2015) [Phys. Part. Nucl. 46, 305 (2015)].

перимента BEST-2 по поиску осцилляций элек-

I. Alekseev, V. Belov, V. Brudanin, M. Danilov,

тронных нейтрино от источника⁶⁵Zn в стериль-

V. Egorov, D. Filosofov, M. Fomina, Z. Hons,

ные состояния на двухзонной галлиевой мише-

S. Kazartsev, A. Kobyakin, A. Kuznetsov, I. Machi-

ни. Эксперимент BEST-2 является естественным

khiliyan, D. Medvedev, V. Nesterov, A. Olshevsky,

продолжением эксперимента BEST с источником

D. Ponomarev, et al., arXiv:1606.02896v1

⁵¹Cr активностью 3 МКи. Эксперименты будут

[physics.ins-det].

проводиться на одном оборудовании по одина-

В. Н. Гаврин, Б. Т. Кливланд, В. В. Горбачев,

ковой схеме. Для сравнимой чувствительности к

Т. В. Ибрагимова, А. В. Калихов, Ю. П. Козлова,

осцилляциям источник⁶⁵Zn может иметь актив-

И. Н. Мирмов, А. А. Шихин, Е. П. Веретенкин,

ность порядка 0.33 МКи. Источник⁶⁵Zn может

ЭЧАЯ 48, 933 (2017) [Phys. Part. Nucl. 48, 967

быть изготовлен облучением тепловыми нейтрона-

(2017)].

ми в реакторах типа МИР (АО “ГНЦ НИИАР”,

V. Barinov, B. Cleveland, V. Gavrin, D. Gorbunov, and

Димитровград, Ульяновская обл.), ИВВ-2М (АО

T. Ibragimova, arXiv:1710.06326 [hep-ph].

“ИРМ”, Заречный, Свердловская обл.) или Л-2

J. N. Abdurashitov et al. (SAGE Collab.), Phys. Rev.

(ФГУП “ПО “Маяк”, Озерск, Челябинская обл.)

C 80, 015807 (2009).

в течение от 200 до 490 сут. Размеры источника

(от 3.0 до 8.7 л) позволяют провести качественные

A. Aguilar et al. (LSND Collab.), Phys. Rev. D 64,

измерения по поиску осцилляций на короткой базе

112007 (2001).

на двухзонной мишени эксперимента BEST.

A. A. Aguilar-Arevalo et al. (MiniBooNE Collab.),

Эксперименты BEST и BEST-2, обладая срав-

Phys. Rev. Lett. 105, 181801 (2010).

нимой чувствительностью к осцилляциям, допол-

10.

J. N. Abdurashitov et al. (SAGE Collab.), Phys. Rev.

няют друг друга при определении параметра Δm²

C 59, 2246 (1999).

осцилляций: из-за разницы энергий нейтрино от

11.

J. N. Abdurashitov et al. (SAGE Collab.), Phys. Rev.

двух источников⁵¹Cr и⁶⁵Zn зоны чувствительно-

C 73, 045805 (2006).

сти к определению параметра Δm² в двух экспери-

12.

P. Anselmann et al. (Gallex Collab.), Phys. Lett. B

ментах оказываются сдвинуты так, что максималь-

342, 440 (1995).

ная чувствительность одного эксперимента при-

мерно попадает на минимальную чувствительность

13.

W. Hampel et al. (Gallex Collab.), Phys. Lett. B 420,

второго и наоборот. Суммарный результат обоих

114 (1998).

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 82

№1

2019

ГАВРИН и др.

14. J. N. Bahcall, Phys. Rev. C 56,

3391

(1997);

16. Table of Isotopes, Ed. by R. B. Firestone and

arXiv:hep-ph/9710491.

V. S. Shirley, CD ROM, Ed. by S. Y. Frank Chu

15. V. V. Gorbachev, V. N. Gavrin, and T. V. Ibragimova,

Phys. Part. Nucl. 49, 685 (2018).

(Wiley-Interscience, 1996).

ON THE GALLIUM EXPERIMENT BEST-2 WITH A⁶⁵Zn SOURCE

TO SEARCH FOR NEUTRINO OSCILLATIONS ON A SHORT BASELINE

V. N. Gavrin¹⁾, V. V. Gorbachev¹⁾, T. V. Ibragimova¹⁾, V. N. Kornoukhov¹⁾,

A. A. Dzhanelidze²⁾, S. B. Zlokazov²⁾, N. A. Kotelnikov²⁾, A. L. Izhutov³⁾, S. V. Mainskov³⁾,

V. V. Pimenov³⁾, V. P. Borisenko⁴⁾, K. B. Kiselev⁴⁾, M. P. Tsevelev⁴⁾

¹⁾Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences, Moscow, 117312 Russia

²⁾Joint Stock Company Institute of Nuclear Materials (JSC IRM),

Zarechny, Sverdlovsk oblast, 624051, Russia

³⁾ISC “SSC RIAR”, Dimitrovgrad, Ulyanovsk oblast, 433510 Russia

⁴⁾Federal State Unitary Enterprise “Mayak Production Association”,

Ozersk, Chelyabinsk oblast, Russia

In the paper is considered the use of a⁶⁵Zn source in the BEST-2 gallium experiment to constrain the

regions of the allowed oscillation parameters. The required activity of the⁶⁵Zn source for the BEST-2

experiment, its size, the effect on the results of oscillatory measurements, as well as the possibility of

production of such a source are calculated. Schemes of measurements execution are considered.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 82

№1

2019