Borexino

Нейтринна обсерваторія Borexino

Borexino з північного боку підземної Зали C LNGS у вересні 2015 року. На знімку видно, що він майже повністю вкритий теплоізоляцією (видно як сріблясту обгортку), що забезпечує відносно вартісний спосіб подальшого покращення його безпрецедентних рівнів радіочистоти.

Borexino — нейтринна обсерваторія, експеримент із фізики елементарних частинок для вивчення сонячних нейтрино низької енергії (~860 кeВ). Детектор є найбільш радіочистим у світі рідинним сцинтиляторним калориметром і захищений еквівалентом 3800 метрів водної глибини (об'єм гірської породи, еквівалентний екрануючій потужності цієї глибини води). Сцинтилятор — це псевдокумол і 2,5-дифенілоксазол, які утримуються на місці тонкою нейлоновою сферою. Він розміщений у сфері з нержавіючої сталі, яка містить фотопомножувачі (ФЕП), що використовуються як детектори сигналу, і захищений резервуаром з водою від зовнішнього випромінювання. ФЕП, спрямовані назовні, шукають будь-які спрямовані назовні світлові спалахи, що утворюються вхідними космічними мюонами^[1], яким вдається проникнути крізь товщу породи що знаходиться над обсерваторією. Енергію нейтрино можна визначити за кількістю фотоелектронів, виміряних ФЕП. Тоді як положення можна визначити шляхом екстраполяції різниці в часі надходження фотонів до ФЕП по всій камері.^[2]

Основна мета експерименту — провести точне вимірювання окремих потоків нейтрино від Сонця та порівняти їх із прогнозами стандартної сонячної моделі. Це дозволить вченим перевірити та глибше зрозуміти як функціонує Сонце (зокрема, процеси ядерного синтезу, що відбуваються в ядрі Сонця, сонячний склад, розподіл матерії в Сонці тощо), а також допоможе визначити властивості осциляцій нейтрино, включаючи ефект МСВ. Конкретні цілі експерименту — це виявлення сонячних нейтрино берилію-7, бору-8, протон-протонного ланцюжку, [./Https://en.wikipedia.orgview_html.php?sq=Bosnian Pyramids&lang=uk&q=Proton–proton_chain#The_PEP_reaction протон-електрон-протонної] реакції та CNO-циклу, а також антинейтрино Землі та атомних електростанцій. Ймовірно, проєкт також зможе виявити нейтрино від наднових у нашій галактиці з через особливу здатність виявляти пружне розсіювання нейтрино на протонах через взаємодію нейтрального струму. Borexino є частиною системи раннього сповіщення про наднову.^[3] Також цією обсерваторією ведуться пошуки рідкісних процесів і потенційно невідомих частинок.

Назва Borexino є італійською зменшуваною формою від BOREX (BORon solar neutrino EXperiment), колишньої пропозиції щодо (дещо іншого) експерименту з сонячними нейтрино, який буде проводився б в LNGS. Borex так і не був реалізований через зміщення фокусу у фізичних цілях, а також через фінансові обмеження^[4]. Його замінив (відносно) менший, але більш досконалий і амбітний детектор Borexino. Експеримент розташований у Laboratori Nazionali del Gran Sasso поблизу міста Л'Аквіла, Італія, і підтримується міжнародною співпрацею дослідників з Італії, США, Німеччини, Франції, Польщі, України та росії.^[5] Експеримент фінансується кількома національними агентствами; основними є INFN (Національний інститут ядерної фізики, Італія) і NSF (Національний науковий фонд, США). У травні 2017 року час безперервної роботи Borexino сягнув 10 років з початку періоду збору даних у 2007 році.

Експеримент SOX був підпроєктом, розробленим для вивчення можливого існування стерильних нейтрино або інших аномальних ефектів у нейтринних осциляціях на коротких відстанях за допомогою генератора нейтрино на основі радіоактивного церію-144, розміщеного під водяним баком детектора Borexino. Цей проєкт було скасовано на початку 2018 року через розірвання у 2017 році контракту на постачання церію-144 російським заводом з переробки палива «Маяк». Скасування пов'язують з аномальним зростанням радіоактивності в повітрі в Європі восени 2017 року, джерело якої врешті було локалізовано на переробному заводі «Маяк».

Весь проєкт Borexino було припинено в жовтні 2021 року^[6]

1. ↑ Kumaran, Sindhujha; Ludhova, Livia; Penek, Ömer; Settanta, Giulio (July 2021). Borexino Results on Neutrinos from the Sun and Earth. Universe (англ.). 7 (7): 231. arXiv:2105.13858. Bibcode:2021Univ....7..231K. doi:10.3390/universe7070231. ISSN 2218-1997.
2. ↑ Agostini, M.; Altenmüller, K.; Appel, S.; Atroshchenko, V.; Bagdasarian, Z.; Basilico, D.; Bellini, G.; Benziger, J.; Biondi, R. (November 2020). Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun. Nature (англ.). 587 (7835): 577—582. arXiv:2006.15115. Bibcode:2020Natur.587..577B. doi:10.1038/s41586-020-2934-0. ISSN 1476-4687. PMID 33239797.
3. ↑ Borexino Collaboration (2009). The Borexino detector at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 600 (3): 568—593. arXiv:0806.2400. Bibcode:2009NIMPA.600..568B. doi:10.1016/j.nima.2008.11.076.
4. ↑ Georg G. Raffelt (1996). BOREXINO. Stars As Laboratories for Fundamental Physics: The Astrophysics of Neutrinos, Axions, and Other Weakly Interacting Particles. University of Chicago Press. с. 393–394. ISBN 978-0226702728.
5. ↑ Borexino Experiment Official Website.
6. ↑ About.