SNO

Детектор SNO (от англ. Sudbury Neutrino Observatory) — нейтринная обсерватория в Садбери (Канада), расположенная на глубине 2 км под землей в шахте Крейгтон. 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 использования 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, то есть 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 тяжёлой 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

Детектор SNO состоит из 1000 тонн тяжелой воды ${\displaystyle D_{2}O}$, 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, рождённый в результате одной из происходящих на Солнце реакций[1]:

   ${\displaystyle p+{^{7}Be}\rightarrow {^{8}B}+\gamma }$
  
   ${\displaystyle ^{8}B\rightarrow {^{4}{He}}+{^{4}{He}}+e_{+}+\nu _{e}}$

Результатом реакции являются высокоэнергетические электронные нейтрино ${\displaystyle \nu _{e}}$ (~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:

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

• ${\displaystyle \nu _{x}+e_{-}\rightarrow \nu _{x}+e_{-}}$ (Electron Scattering)

• ${\displaystyle \nu _{x}+d\rightarrow p+n+\nu _{x}}$ (Neutral Current)

При этом ${\displaystyle \nu _{x}}$ — здесь подразумевается нейтрино любого типа (мюонные, электронные или тау-нейтрино).

См. также

• SuperKamiokande
• Проблема солнечных нейтрино
• SNOLAB
• SNO+

Ссылки

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

Примечания

1. Ahmad, QR; et al. Measurement of the Rate of ν_e + d → p + p + e^− Interactions Produced by ^8B Solar Neutrinos at the Sudbury Neutrino Observatory (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2001. — Vol. 87, no. 7. — P. 071301. — doi:10.1103/PhysRevLett.87.071301. — Bibcode: 2001PhRvL..87g1301A. — arXiv:nucl-ex/0106015.