В эксперименте LEGEND в итальянской лаборатории Гран-Сассо в Италии установлен 101 германиевый детектор, а масса обогащенного изотопа Ge-76 впервые превысила 100 кг. Таких результатов коллаборация достигла при активном участии сотрудников Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ. Участники проекта провели подготовительные работы, необходимые для полномасштабного запуска эксперимента.
Запуск эксперимента LEGEND по поиску безнейтринного двойного (0νββ) бета-распада Ge-76 летом 2022 года с четырьмя гирляндами детекторов из германия (~60 кг) позволил оценить работоспособность всех его элементов: детекторов, активного аргонового вето, электроники, систем накопления и анализа потока данных. Результаты тестирования удовлетворили коллаборацию, и в октябре было решено остановить набор данных, размонтировать установку и подготовить ее к полномасштабному старту эксперимента LEGEND. Для этого потребовалось добавить недостающие кабели, установить всю детекторную электронику, отремонтировать неисправные каналы, а также выполнить ряд других работ.
Группа ОИЯИ, прибывшая осенью в Италию, была задействована во всех этапах работ, при этом в решении некоторых задач ее роль была определяющей. Например, научный сотрудник Научно-экспериментального отдела ядерной спектроскопии и радиохимии ЛЯП (НЭОЯСИРХ) Надежда Румянцева, помимо работ, связанных с монтажом детекторов в капсюли и гирлянды, отвечала за восстановление неработающих каналов сбора света в системе активного аргонового вето, а именно массивов кремниевых фотоумножителей.
«После успешного завершения подготовительных операций мы вновь приступили к сборке установки, уже со значительно большим количеством детекторов, — отметил старший научный сотрудник НЭОЯСИРХ ЛЯП, руководитель группы ОИЯИ в проекте LEGEND Константин Гусев. — В течение недели объединенная группа ученых смонтировала внутреннюю часть аргонового вето, собрала 10 гирлянд обогащенных германиевых детекторов. На гирлянды были надеты нейлоновые кожухи, изготовленные специалистами ОИЯИ, а затем установлена внешняя часть активного вето».
В результате работ количество германиевых детекторов в эксперименте выросло до 101 единицы. Масса обогащенного изотопа Ge-76 впервые превысила 100 кг и составила ~140 кг. Для сравнения в финальной фазе предшествующего эксперимента GERDA, сумевшего поставить наилучший предел на период полураспада двойного безнейтринного бета-распада в 1026 лет, измерялся всего 41 детектор с общей массой ~40 кг. В другом германиевом проекте, MAJORANA, общая масса составляла около 30 кг. В эксперименте LEGEND используются детекторы из GERDA (типа BEGe) и MAJORANA (типа PPC). И в том, и в другом случае масса детектора не превышает одного килограмма. Заметно увеличить количество исследуемого изотопа в LEGEND-200 позволило применение инновационных детекторов типа ICPC, масса которых доходит до четырех килограмм, а в среднем составляет более 2 кг. Во второй фазе эксперимента, LEGEND-1000, планируется использовать только детекторы данного типа.
В следующем году, когда оставшиеся детекторы будут готовы и добавлены в установку, масса Ge-76 в эксперименте будет доведена до финального значения в 200 кг. После пяти лет набора данных коллаборация планирует достичь расчетной чувствительности LEGEND-200 к двойному безнейтринному бета-распаду в 1027 лет.