Артёмовская научная станция

Артёмовский сцинтилляционный детектор — прибор для изучения нейтрино, расположенный в городе Соледар, Украина. Является частью Артёмовской научной станции Российской академии наук.

История

В 1977 году ИЯИ АН СССР решил построить нейтринную обсерваторию в соляной шахте Артёмовского соляного месторождения. Естественный радиоактивный фон на этом участке оказался очень низким. В шахте был смонтирован сцинтилляционный детектор (КОЛЛАПС). Непосредственные наблюдения начались в ноябре 1977 года.

15 марта 2005 года решением Донецкого областного совета институт получил право на использование отработанного участка Артемовского солевого месторождения площадью 0,63 гектара на глубине 230 метров.

На станции в 2005 году работало 11 человек, большинство граждане Украины.

19 сентября 2021 года право пользования Артёмовским солевым месторождением отменено[кем?].

Описание прибора

В соляной шахте города Соледар на глубине более ста метров располагается установка «Коллапс» в виде 105-тонного сцинтилляционного подземного детектора с оборудованием управления и поддержки «Сверхновая». Это и нейтринный телескоп, и установка для исследования космических «ливней».

Сам нейтринный детектор был создан в 1977 году в толще Соледарского солевого месторождения.

Кроме того, 1000 тонн окружающей детектор соли (NaCl) являются мишенью для поиска нейтринного излучения от коллапсов звезд.

Сцинтиллятором является уайт-спирит, в качестве регистрирующих элементов используются фотоумножители разных типов.

Регистрация антинейтрино от сверхновой основывается на реакции обратного бета-распада — взаимодействия электронного антинейтрино с одним из протонов в составе сцинтиллятора; протон превращается в нейтрон с испусканием позитрона:

ν_e+p → e⁺+n.

Сцинтилляционная вспышка от ионизационных потерь и последующей аннигиляции позитрона (почти мгновенной) является стартовым событием для регистрации последующего захвата нейтрона протоном. Нейтрон термализуется в сцинтилляторе в среднем за время, равное 170 мкс, после чего тепловой нейтрон захватывается, как правило, протоном сцинтиллятора с образованием дейтрона и испусканием гамма-кванта с энергией 2,2 МэВ:

n+p → d+γ(2,2МэВ).

Эта экспериментальная сигнатура, основанная на регистрации двух последовательных событий с характерными признаками, позволяет существенно подавить фон, что критично для регистрации слабовзаимодействующих частиц, таких как нейтрино.

Размещение установки в соляной шахте уменьшает фон естественной радиоактивности более чем в 300 раз по сравнению с помещением в обычном грунте.

Бак детектора разделен на четыре сектора А, Б, В и Г условными вертикальными диаметральными плоскостями. В секторе тридцать два ФЭУ-49Б и четыре ФЭУ-30.

По данным Артёмовской научной станции получено сильное экспериментальное ограничение на частоту нейтринных всплесков от гравитационных коллапсов звёзд в Галактике: менее 1 события за 17,37 лет на 90-процентном уровне достоверности.

Штат научной станции составляет 18 человек, из них 12 человек постоянно проживают рядом со станцией.