Низкофоновые эксперименты по физике ядра, частиц и астрофизике
СЕМЕСТРОВЫЙ КУРС ПО ВЫБОРУ
В курсе лекций анализируются проблемы современной физики нейтрино: масса покоя, осцилляции, несохранение лептонного числа, стерильные нейтрино. Дается обзор экспериментальных исследований нейтрино различного происхождения (реакторных, солнечных, атмосферных, ускорительных, галактических и геонейтрино) в подземных, подводных и подледных низкофоновых лабораториях мира. Рассматриваются методы поиска и изучения других редких ядерно-физических и астрофизических явлений, которые не описываются стандартной моделью.
Будет рассказано о текущих результатах, а также, о планах развития международного эксперимента GERDA (поиск безнейтринного двойного бета-распада Ge-76, идущего с нарушением лептонного числа), об экспериментах Troitsk nu-mass и KATRIN (прецизионное измерение спектра бета-распада трития для определения массы покоя нейтрино), EMMA и Mu-monitor (измерение потоков космических мюонов высоких энергий, проникающих под землю). Эти исследования ведутся в подземных лабораториях Италии (LNGS), Финляндии (CUPP) и Испании (LSC), в научных центрах ИЯИ РАН (Троицк) и University of Mainz.
Лектор — участник международных коллабораций GERDA и EMMA, лидер проекта Mu-monitor, руководитель группы методики ядерно-физических экспериментов МФТИ. Студенты — члены группы — ведут научно-учебную работу в рамках международных экспериментальных проектов, участвуют в совещаниях и напрямую сотрудничают с исследователями из разных стран.
Программа курса
- Основные понятия и терминология физики фундаментальных частиц и взаимодействий.
- Физические задачи низкофоновых подземных экспериментов: регистрация потоков нейтрино, измерения осцилляций нейтрино, двойной бета распад, поиски «темной материи», изучение космических мюонов высоких энергий (проект EMMA), перспективы развития многоцелевых подземных низкофоновых мега-детекторов.
- Экспериментальные методы детектирования частиц, технологии низкофоновых подземных экспериментов. Источники фоновых излучений при подземных измерениях и методы их подавления.
- Методы детектирования нейтрино, пионерские эксперименты Дэвиса и Райнеса.
- Современная экспериментальная физика нейтрино. Детектирование нейтрино, изотопные источники нейтрино.
- Проблема поиска массы нейтрино. Темная материя и выход за рамки стандартной модели.
- Прямое определение массы покоя нейтрино путем прецизионного измерения спектра электронов бета-распада трития: эксперименты «Troitsk nu-mass» и KATRIN.
- Двойной бета-распад ядер — экспериментальное изучение двухнейтринной и поиски безнейтринной мод, международные эксперименты Heidelberg-Moscow и GERDA, проект LEGEND.
