Спектры антинейтрино 235,238U и 239,241Pu из измерения эксперимента Double Chooz

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Получены спектры антинейтрино от 235,238U и 239,241Pu из измерений, проведенных в эксперименте Double Chooz ближним детектором. Разработана методика перевода экспериментального спектра позитронов в спектр антинейтрино. Используется функция преобразования спектров, полученная с помощью расчетов Монте-Карло. Экспериментальный спектр антинейтрино, полученный таким образом, отвечает определенному составу топлива в активной зоне ядерного реактора. Зная состав активной зоны, можно разделить экспериментальный спектр на компоненты от отдельных делящихся изотопов. Эти спектры были описаны расчетными спектрами, полученными методом суммирования спектров отдельных осколков. При расчете использовалась силовая функция для описания распределения вероятностей бета-переходов неизвестных осколков. Наиболее точные экспериментальные сечения реакции обратного бета-распада, измеренные в ряде экспериментов, согласуются с сечениями, полученными из наших расчетных и экспериментальных спектров антинейтрино 235,238U и 239,241Pu.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. П. Власенко

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: ssilaeva@inr.ru
Россия, Москва; Москва

С. В. Ингерман

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: ssilaeva@inr.ru
Россия, Москва

П. Ю. Наумов

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: ssilaeva@inr.ru
Россия, Москва

В. В. Синев

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: ssilaeva@inr.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. C. L. Cowan Jr., F. Reines, F. B. Harrison, H. W. Kruse, and A. D. McGuire, Science 124, 103 (1956); В. И. Копейкин, Л. А. Микаэлян, В. В. Синев, ЯФ 60, 230 (1997) [V. I. Kopeikin, L. A. Mikaelyan, and V. V. Sinev, Phys. At. Nucl. 60, 172 (1997)].
  2. В. В. Синев, ЯФ 76, 578 (2013) [V. V. Sinev, Phys. At. Nucl. 76, 537 (2013)]; А. П. Власенко, П. Ю. Наумов, С. В. Силаева, В. В. Синев, ЯФ 86, 24 (2023) [P. Naumov, S. Silaeva, V. Sinev, and A. Vlasenko, Phys. At. Nucl. 85, 690 (2022)]; arXiv: 2210.00836 [nucl-ex].
  3. H. de Kerret et al. (Double Chooz Collab.), JHEP 1811, 053 (2018).
  4. H. de Kerret, T. Abrahao, H. Almazan, et al. (Double Chooz Collaboration), Nature Physics 16, 558 (2020).
  5. P. Vogel, R. E. Schenter, F. M. Mann, and G. K. Schenter, Phys. Rev. C 24, 1543 (1981).
  6. P. M. Rubtsov, P. A. Ruzhansky, V. G. Alexankin, et al, Sov. J. Nucl. Phys. 46, 1028 (1987); V. G. Alexankin, S. V. Rodichev, P. M. Rubtsov, and P. A. Ruzhansky, in Proceedings of the International School LEWI-1990.
  7. T. A. Mueller, D. Lhuillier, M. Fallot, A. Letourneau, S. Cormon, M. Fechner, L. Giot, Th. Lasserre, J. Martino, G. Mention, A. Porta, and F. Yermia, Phys. Rev. C 83, 054615 (2011).
  8. K. Schreckenbach, G. Colvin, W. Gelletly, and F. von Feilitzsch, Phys. Lett. B 160, 325 (1985); A. Hahn, K. Schreckenbach, W. Gelletly, F. von Feilitzsch, G. Colvin, and B. Krusche, Phys. Lett. B 218, 365 (1989).
  9. Д. В. Попов, М. Д. Скорохватов, Письма в ЭЧАЯ 20, 5 (2023); V. Kopeikin, M. Skorokhvatov, and O. Titov, Phys. Rev. D 104, 071301 (2021); arXiv: 2103.01684 [nucl-ex].
  10. Y. Declais, H. de Kerret, B. Lefievre, M. Obolensky, A. Etenko, Yu. Kozlov, I. Machulin, V. Martemianov, L. Mikaelyan, M. Skorokhvatov, S. Sukhotin, and V. Vyrodov, Phys. Lett. B 338, 383 (1994).
  11. F. P. An et al. (Daya Bay Collab.), Chin. Phys. C 41, 013002 (2017).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектр позитрон подобных событий, измеренный в эксперименте Double Chooz (черные точки с ошибкой). Также показаны фоновые изображения: 1 — случайные совпадения; 2 — бета-спектр 9Li и 8He, возникающий в результате прохождения мюона через сцинтиллятор; 3 — быстрые нейтроны и остановленные мюоны. Сплошная кривая — моделирование М-К суммы нейтринного эффекта от двух реакторов и фонов.

Скачать (65KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр позитронов из эксперимента Double Chooz — черные точки с ошибками. Спектр позитронов, рассчитанный методом М-К для детектора Double Chooz с использованием спектра антинейтрино из [5] — сплошная кривая. Значения даны на 1 бин в 0.25 МэВ.

Скачать (85KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Смоделированный спектр позитронов методом М-К и идеальный спектр, полученный перемножением спектра антинейтрино и сечения реакции ОБР (а). Функция пересчета экспериментального спектра позитронов в идеальный (б), полученная делением спектров из панели а.

Скачать (133KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектр антинейтрино из эксперимента Double Chooz, полученный для среднего состава топлива (см. выражения (3)). Спектр восстановлен с помощью функции пересчета из рис. 3.

Скачать (71KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Отношение спектра 235U к сумме всех спектров с весами, соответствующими составу активной зоны во время измерения Double Chooz: 1 — Meuller [9]; 2 — ILL [10]; 3 — Popov [11]; 4 — Vogel [7]; 5 — MEPhI [8].

Скачать (90KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Экспериментальные спектры антинейтрино делящихся изотопов 235,238U и 239,241Pu, полученные путем разделения экспериментального спектра Double Chooz: 1 – 238U; 2 – 235U; 3 – 241Pu; 4 – 239Pu. Черные точки с ошибкой — спектр Double Chooz.

Скачать (82KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сравнение экспериментальных и расчетных спектров антинейтрино делящихся изотопов 235,238U и 239,241Pu, полученных в результате подгонки. Черные точки с ошибкой — экспериментальный спектр, сплошная кривая — расчетный подгоночный спектр. На вкладках: а — 235U; б — 238U; в — 239Pu; г — 241Pu.

Скачать (258KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Полные расчетные спектры антинейтрино делящихся изотопов 235,238U и 239,241Pu, полученные в результате подгонки экспериментальных спектров Double Chooz.

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024