氩中 $^{39}$Ar 与 $^{37}$Ar 的宇宙射线诱发产生

我们通过实验测定了海平面处宇宙射线中子与氩相互作用产生 $^{39}$Ar 与 $^{37}$Ar 的产率。理解这些产率对于计划利用从地下深处提取的氩的基于氩的暗物质实验十分重要，因为必须知道在地下氩的生产、运输和储存过程中 $^{39}$Ar 的增长情况。这些测量还可用于预测大气中 $^{39}$Ar 与 $^{37}$Ar 的浓度，从而判定是否存在这些同位素的其他来源。通过采用模拟宇宙射线中子能谱的中子束进行受控辐照，随后利用灵敏的超低压本底正比计数器直接计数 $^{39}$Ar 与 $^{37}$Ar 衰变，我们确定海平面处宇宙射线中子的产率预期为 $^{39}$Ar 每 kg$_\text{Ar}$ 每天 $(759 \pm 128)$ 个原子， $^{37}$Ar 每 kg$_\text{Ar}$ 每天 $(51.0 \pm 7.4)$ 个原子。我们还基于相关截面的现有认知对替代产生机制进行了调研，从而得到总海平面宇宙射线产率：地下氩中 $^{39}$Ar 为每 kg$_\text{Ar}$ 每天 $(1048 \pm 133)$ 个原子， $^{37}$Ar 为每 kg$_\text{Ar}$ 每天 $(56.7 \pm 7.5)$ 个原子；大气氩中 $^{37}$Ar 为每 kg$_\text{Ar}$ 每天 $(92 \pm 13)$ 个原子。