Сотрудники Лаборатории ядерных проблем (ЛЯП ОИЯИ внесли определяющий вклад в работы по инсталляции первых 60 кг детекторов из обогащенного 76Ge на установке LEGEND, создаваемой для поиска безнейтринного двойного (0νββ) бета-распада 76Ge.
Специалисты ЛЯП ОИЯИ также собирали гирлянды детекторов и изготавливали кожухи из высокочистого нейлона, применяемые для снижения радиоактивного фона эксперимента. Впервые был осуществлен монтаж полной системы активного аргонового вето, разработанной и созданной объединенной группой ученых из ОИЯИ и Мюнхенского технического университета. Непосредственное участие в работах принимали члены коллаборации LEGEND от ОИЯИ Константин Гусев, Дания Зинатулина, Алексей Лубашевский, Надежда Румянцева и Егор Шевчик.
Эксперимент нового поколения LEGEND (Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless double beta Decay), являющийся преемником проектов GERDA и Majorana, направлен на поиск безнейтринного двойного (0νββ) бета-распада 76Ge. Безнейтринный двойной бета-распад – это гипотетический процесс, выходящий за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц. Его обнаружение имело бы серьезные последствия для физики элементарных частиц и космологии: была бы продемонстрирована возможность нарушения лептонного числа и доказана майорановская природа нейтрино (то есть тождественность нейтрино и антинейтрино), получен ответ на вопрос об иерархии нейтринных масс, и, наконец, появился бы важный ключ к пониманию того, почему во Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии.
После достаточно длительной подготовительной фазы эксперимент LEGEND перешел к финальной стадии — инсталляции первой партии детекторов и системы активного аргонового вето. Коллаборация решила вначале собрать 4 гирлянды детекторов (общая масса 76Ge около 60 кг) из 12 запланированных, чтобы протестировать все компоненты экспериментальной установки. Примечательно, что при монтаже использовались финальные материалы. Это позволит после набора данных в течение нескольких месяцев оценить реальный уровень радиоактивного фона. Уже сейчас масса детекторов превышает общую массу детекторов в предыдущем эксперименте GERDA более чем на 50%. По окончании этого этапа планируется сборка всех имеющихся детекторов.
Чтобы обеспечить сверхнизкий уровень радиоактивного фона установки, было необходимо изготовить специальные нейлоновые кожухи, надеваемые на гирлянды детекторов. Как разработка технологии создания кожухов, так и само их производство — это зоны ответственности группы ЛЯП ОИЯИ в проекте LEGEND. Первоначально планировалось изготавливать все кожухи в чистой комнате НЭОЯСиРХ ЛЯП, а затем отправлять их в Гран-Сассо в специальных герметично закрытых контейнерах, также разработанных учеными лаборатории. Однако в настоящее время доставка подобных контейнеров в Гран-Сассо затруднена. Поэтому было решено создавать все необходимые для эксперимента кожухи в чистой комнате в Мюнхенском техническом университете, с которым ЛЯП ОИЯИ связывает длительное взаимовыгодное сотрудничество в рамках проектов LEGEND и MONUMENT. В мае этого года группа ЛЯП ОИЯИ успешно доставила готовые кожухи в Италию и установила их на эксперименте.
Параллельно с изготовлением кожухов вторая группа ученых из Дубны проводила в Гран-Сассо работы по монтажу германиевых детекторов в специальные низкофоновые капсюли и по ультразвуковой сварке контактов к ним, а также осуществляла тестовую сборку двух гирлянд детекторов.
Кроме того, при непосредственном участии ученых Объединенного института была успешно осуществлена финальная сборка 60 кг германиевых детекторов в 4 гирлянды, на которые были надеты привезенные из Мюнхена нейлоновые кожухи, и произведен монтаж системы активного аргонового вето. Теперь настало время набора первых экспериментальных данных, а затем, осенью 2022 года, планируется очередная поездка сотрудников ЛЯП ОИЯИ в Гран-Сассо. Они завершат инсталляцию всех имеющихся детекторов, что позволит запустить эксперимент LEGEND в полном масштабе.