NaI(Tl)晶体中宇宙成因放射性核素的产生
仪器与探测器
2015-06-23 v2 星系天体物理
高能物理 - 实验
核实验
摘要
由于在地球表面暴露于宇宙射线而导致材料中产生长寿命放射性同位素,这对于要求超低本底条件的实验(通常在深层地下进行)可能构成危害。为了评估这种效应对给定实验可达灵敏度的影响,必须充分了解实验装置中所有材料的宇宙成因同位素产生率及其相应的宇宙射线暴露历史。尽管自上世纪90年代初以来,NaI(Tl)闪烁体就已用于旨在直接探测暗物质的实验,但迄今为止关于宇宙成因同位素产生率的数据发表甚少。本文展示了在ANAIS项目框架内开发的两个12.5 kg NaI(Tl)探测器的数据,这两个探测器在结束地表宇宙射线暴露后立即安装在Canfranc地下实验室的适当屏蔽内。数据采集的迅速启动使得能够鉴定和量化半衰期约为数十天的同位素。测量了地下初始放射性活度,随后根据探测器历史估算了海平面处的产生率;发现Te同位素和22Na的值约为每千克每天数十个核,而I同位素的值约为数百个。这些是NaI晶体中宇宙成因核素产生率的首次直接估算。本文还将由此推导的产生率与使用海平面典型宇宙中子通量和精心挑选的激发函数描述进行的计算进行了比较,并估算了其对低能和高能本底的相应贡献,这对于旨在寻找稀有事件的实验可能具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1411.0106,
title = {Cosmogenic radionuclide production in NaI(Tl) crystals},
author = {J. Amaré and S. Cebrián and C. Cuesta and E. García and C. Ginestra and M. Martínez and M. A. Oliván and Y. Ortigoza and A. Ortiz de Solórzano and C. Pobes and J. Puimedón and M. L. Sarsa and J. A. Villar and P. Villar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.0106},
year = {2015}
}
备注
Accepted for publication at JCAP