暗物质实验用地下氩含量的预测
核实验
2010-05-25 v2
摘要
本文展示了使用物理模型评估地下³⁹Ar和⁴⁰Ar产生的方法。综合考虑宇宙成因³⁹Ar的产生以及原地和外部来源的放射成因⁴⁰Ar的产生，我们可以推导出地下源中³⁹Ar与⁴⁰Ar的比值。我们首次证明，地下³⁹Ar的产生主要来自停止负μ子在³⁹K上的俘获以及(α,n)诱导的后续³⁹K(n,p)³⁹Ar反应。我们展示了³⁹Ar产生量随深度的变化。我们证明，只有当地下资源的深度大于地表以下500米水当量时，才能获得贫化³⁹Ar的氩。在深度小于2000米水当量时，停止负μ子在³⁹K上的俘获主导放射成因产生，而μ子诱发中子的产生在任何深度都处于次要地位。贫化因子强烈依赖于岩石的放射性水平和钾含量。我们测量了南达科他州一个潜在地下氩源点的岩石放射性浓度和钾浓度。根据地下产生的³⁹Ar和⁴⁰Ar溶解于水的概率，该点地下水中³⁹Ar浓度的上限估计在大气中³⁹Ar浓度的1.6倍到155倍之间。本文介绍的计算工具对于³⁹Ar定年方法也至关重要。
引用
@article{arxiv.0912.5368,
title = {Prediction of Underground Argon Content for Dark Matter Experiments},
author = {D. -M. Mei and Z. -B. Yin and J. Spaans and M. Koppang and A. Hime and C. Keller and V. M. Gehman},
journal= {arXiv preprint arXiv:0912.5368},
year = {2010}
}
备注
7 pages, 6 figures