SAGE (експеримент) — Вікіпедія

SAGE (англ. Soviet–American Gallium Experiment, радянсько-американський галієвий експеримент) або GGNT (англ. Gallium-Germanium Neutrino Telescope, галій-германієвий нейтринний телескоп) — експеримент з вимірювання потоку сонячних нейтрино, спільно проведений фізиками СРСР і США.

SAGE було розроблено для вимірювання потоку сонячних нейтрино за допомогою зворотної реакції бета-розпаду, 71Ga ${\displaystyle +\nu _{e}\rightarrow e^{-}+}$ 71Ge. Мішенню в реакції виступали 50-57 тонн рідкого металевого галію, що знаходився на глибині 2100 м під землею в Баксанській нейтринній обсерваторії в горах Кавказу. Приблизно раз на місяць з Ga вилучали напрацьований в реакціях Ge. 71Ge нестійкий до захоплення електронів з періодом напіврозпаду 11,43 днів, і кількість вилученого германію можна визначити за його активністю, виміряною невеликими лічильниками випромінювання.

Експеримент почався з вимірювання швидкості захоплення сонячних нейтрино за допомогою мішені з металевого галію в грудні 1989 року та продовжувався^[1][2][3] принаймні до 2017 року^[4].

З січня 1990 року до грудня 2007 року було проведено 168 екстракцій, і виміряний потік сонячних нейтрино склав 65.4+3.1
−3.0 (стат.) ^+2.6
_−2.8 (систем.) сонячних нейтринних одиниць, натомість як стандартна сонячна модель передбачає 138 сонячних нейтринних одиниць. Відмінність узгоджується з осциляціями нейтрино.

Для перевірки роботи експериментальної установки використовували 51Cr як джерело нейтрино на 518 кілокюрі. Енергія цих нейтрино подібна до сонячних нейтрино з 7Be і, таким чином, ідеально перевіряє експериментальний прилад. Екстракції для експерименту з Cr відбувалися з січня по травень 1995 року, а підрахунок проб тривав до осені. Результат, виражений як відношення виміряної продуктивності до очікуваної, становить 1.0±0.15. Це вказує на те, що невідповідність між передбаченнями сонячної моделі та вимірюванням потоку SAGE не може бути експериментальним артефактом. Також виконали калібрування з джерелом нейтрино 37Ar.

У 2014 році галієво-германієвий нейтринний телескоп експерименту SAGE було модернізовано для проведення експерименту з нейтринних осциляцій з дуже короткою базою BEST (англ. Baksan Experiment on Sterile Transitions, Баксанський експеримент зі стерильних переходів) з інтенсивним штучним джерелом нейтрино на основі ⁵¹Cr^[5]. У 2017 році апарат BEST добудували, але спочатку бракувало штучного джерела нейтрино^[4]. В 2018 рік експеримент BEST вже тривав^[6] і розглядався наступний експеримент BEST-2, де джерело буде змінено на ⁶⁵Zn^[7]. У червні 2022 року експеримент BEST опублікував дві статті, в яких спостерігався дефіцит 20-24% в утворенні ізотопу германію, очікуваного в результаті реакції ⁷¹Ga ${\displaystyle +\nu _{e}\rightarrow e^{-}+}$ ⁷¹Ge, що узгоджувалось з моделлю стерильних нейтрино^[8][9][10].

На чолі SAGE стояли такі фізики:

• Володимир Гаврін (керівник експерименту станом на 2017 рік)
• Георгій Зацепін^[ru] (ОІЯІ, Росія)
• Томас Боулз^[en] (Лос-Аламос, США)

1. ↑ Gavrin, V. N. (October 2013). Contribution of gallium experiments to the understanding of solar physics and neutrino physics. Physics of Atomic Nuclei. 76 (10): 1238—1243. Bibcode:2013PAN....76.1238G. doi:10.1134/S106377881309007X.
2. ↑ Archived copy (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 25 жовтня 2020. Процитовано 15 грудня 2018.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
3. ↑ Archived copy (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 31 травня 2019. Процитовано 31 травня 2019.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
4. ↑ ^{а б} Baksan scales new neutrino heights – CERN Courier. 19 травня 2017.
5. ↑ Gavrin, V.; Cleveland, B.; Danshin, S.; Elliott, S.; Gorbachev, V.; Ibragimova, T.; Kalikhov, A.; Knodel, T.; Kozlova, Yu. (2015). Current status of new SAGE project with ⁵¹Cr neutrino source. Physics of Particles and Nuclei. 46 (2): 131. Bibcode:2015PPN....46..131G. doi:10.1134/S1063779615020100. OSTI 1440431.
6. ↑ Babenko, Maxim; Overbye, Dennis (16 липня 2018). The Neutrino Trappers. The New York Times.
7. ↑ Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V. On the gallium experiment BEST-2 with a ⁶⁵Zn source to search for neutrino oscillations on a short baseline. arXiv:1807.02977 [physics.ins-det].
8. ↑ Laboratory, Los Alamos National (18 червня 2022). Deep Underground Experiment Results Confirm Anomaly: Possible New Fundamental Physics. SciTechDaily (амер.). Процитовано 22 червня 2022.
9. ↑ Barinov, V. V.; Cleveland, B. T.; Danshin, S. N.; Ejiri, H.; Elliott, S. R.; Frekers, D.; Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V.; Gorbunov, D. S. (9 червня 2022). Results from the Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST). Physical Review Letters. 128 (23): 232501. arXiv:2109.11482. Bibcode:2022PhRvL.128w2501B. doi:10.1103/PhysRevLett.128.232501. PMID 35749172.
10. ↑ Barinov, V. V.; Danshin, S. N.; Gavrin, V. N.; Gorbachev, V. V.; Gorbunov, D. S.; Ibragimova, T. V.; Kozlova, Yu. P.; Kravchuk, L. V.; Kuzminov, V. V. (9 червня 2022). Search for electron-neutrino transitions to sterile states in the BEST experiment. Physical Review C. 105 (6): 065502. arXiv:2201.07364. Bibcode:2022PhRvC.105f5502B. doi:10.1103/PhysRevC.105.065502.

• Abdurashitov, J. N. та ін. (2009). Measurement of the solar neutrino capture rate with gallium metal. III. Results for the 2002–2007 data-taking period. Physical Review C. 80 (1): 015807. arXiv:0901.2200. Bibcode:2009PhRvC..80a5807A. doi:10.1103/PhysRevC.80.015807.

• Сторінка експерименту в університеті Вашингтона
• Стара сторінка (1994) з результатами досліджень
• Деякі результати (2001) (рос.)
• Ганс Бете розповідає про SAGE (відео)
• SAGE на INSPIRE-HEP