Устройство для регистрации потоков нейтрино ультранизких энергий

 

Использование: при регистрации излучений, а именно излучения угловых распределений нейтрино ультранизких энергий. Сущность изобретения: поток нейтрино ультранизких энергий падает на линзу или зеркало с вогнутой сферической поверхностью. В фокальной плоскости линзы или вогнутого зеркала расположена пластина, на одну сторону которой нанесен слой Бета-активного нуклида, а около другой расположена фотоэмульсия. Толщина пластины близка к максимальному пробегу Бета-частиц используемого нуклида. Бета-частицы, возникающие при Бета-распадах, поглощаются в пластине, тогда как значительная часть имеющих более высокую энергию электронов, возникающих при обратных Бета-распадах, инициируемых нейтрино, проходит через пластину и воздействует на фотоэмульсию. После проявления на фотоэмульсии возникает изображение, соответствующее распределению нейтрино ультранизких энергий. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области регистрации излучений и может быть использовано для излучения угловых распределений потоков нейтрино ультранизких энергий (НУЭ), в качестве нейтринного телескопа, а также интроскопа.

Известны устройства для получения оптических изобретений, состоящие из линзы или вогнутого зеркала, в фокальной плоскости которых расположен приемник света (например, фотопленка).

Известно также устройство, позволяющее регистрировать потоки НУЭ, состоящее из β -радиоактивного нуклида и сцинтилляционного детектора электронов с анализатором, выделяющим частицы с энергией, близкой к максимальной энергии β -спектра. Работа устройства основана на том обстоятельстве, что при β -распадах (A, Z) _→ (A, Z+1)+e^-+ лишь очень малая доля β -частиц имеет энеpгию близкую к максимальной, тогда как при реакциях обратного β -распада, инициируемых НУЭ ν_e+(A, Z) _→ (A,Z+1)+e^- все возникающие электроны имеют энергию, близкую к максимальной энергии β -спектра.

Недостатком этого устройства является невозможность исследования угловых распределений НУЭ.

Технической задачей изобретения является создание устройства для получения изобретений, соответствующих угловым распределениям потоков НУЭ.

Эта задача достигается сочетанием устройства, фокусирующего потоки НУЭ, с расположенным в фокальной плоскости устройством преобразующим нейтринные потоки в видимое изображение.

Возможность фокусировки потоков НУЭ связана с тем, что длина волны нейтрино в области ультранизких энергий значительно превосходит межатомные расстояния. Это приводит к коллективному характеру взаимодействия НУЭ с веществом, повышающему его эффективность. Взаимодействие НУЭ с веществом во многом аналогично взаимодействию света или радиоволн с прозрачными средами. В частности, при пересечении границы двух сред поток НУЭ испытывает преломление и отражение. Отсюда следует возможность применения линз и зеркал, аналогичных применяемым в оптике, для фокусировки потоков НУЭ. Способность зеркала с вогнутой сферической поверхностью фокусировать потоки НУЭ проверена экспериментально.

Для преобразования поток НУЭ в видимое изображение предлагается использовать конвертер (см. чертеж), состоящий из тонкого слоя 3 β -радиоактивного нуклида, нанесенного на пластину 2, толщина которой близка к максимальному пробегу β -частиц использованного радионуклида в веществе, из которого изготовлена пластина. К противоположной стороне пластины примыкает фотоэмульсия 1. β -частицы, возникающие при β -распадах, поглощаются в пластине 2, тогда как значительная часть имеющих более высокую энергию электронов, возникающих при обратных β -распадах, инициируемых нейтрино, проходит через пластину и воздействует на фотоэмульсию 1. После проявления на фотоэмульсии возникает изображение, соответствующее распределению потока НУЭ по поверхности пластины.

Работает устройство следующим образом.

Поток НУЭ падает на линзу или зеркало 4 с вогнутой сферической (параболической) поверхностью и образует в фокальной плоскости распределение плотности НУЭ, соответствующее угловому распределеннию исходного потока. Это распределение преобразуется в видимое при помощи описанного выше конвертера.

Примером практической реализации устройства является стеклянное или металлическое зеркало с вогнутой сферической поверхностью радиуса R. На расстоянии R2 от поверхности зеркала расположена пластина из любого материала. На одну из сторон пластины нанесен слой β -активного нуклида. Толщина пластины близка к максимальному пробегу β -частиц использованного нуклида. Например, при использовании ²⁰⁴ТI, имеющего максимальную энергию β -спектра 763 кэВ, алюминиевая пластина должна иметь толщину 0,4 мм. К другой стороне пластины прижата фотопленка, прикрытая светозащитным экраном.

Описанное устройство может быть использовано для изучения углового распределения космических потоков НУЭ, что открывает принципиально новые пути получения информации об астрономических объектах. Другим возможным применением устройства является наблюдение объектов, расположенных за непрозрачным для освоенных излучений преградами.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПОТОКОВ НЕЙТРИНО УЛЬТРАНИЗКИХ ЭНЕРГИЙ, содержащее изотопный источник бета-излучения, средство для выделения электронов с энергией, близкой к верхней границе бета-спектра источника, и регистратор электронов, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средством для фокусировки потоков нейтрино ультранизких энергий, а средство для выделения электронов с энергией, близкой к верхней границе бета-спектра источника, выполнено в виде пластины, толщина которой близка к максимальному пробегу бета-частиц используемого источника, бета-источник нанесен на одну из сторон указанной пластины, а регистратором электронов является фотоэмульсия, примыкающая к противоположной стороне пластины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для фокусировки нейтрино ультранизких энергий выполнено в виде зеркала со сферической или параболической поверхностью.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство для фокусировки нейтрино ультранизких энергий выполнено в виде линзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1