[論文レビュー] Measurement of the response of the Russian-American Gallium Experiment to neutrinos from a 51Cr source

J. N. Abdurashitov|arXiv (Cornell University)|Mar 22, 1998

Neutrino Physics Research被引用数 32

ひとこと要約

本研究では、51Crが生成するニュートリノに対するロシア＝アメリカ・ガリウム実験の反応を測定し、低エネルギーニュートリノの検出効率が確認された。観測された71Ge生成率は予測値と5%以内（0.95 ± 0.11 統計的 ± 0.05 系統的 ± 0.03 理論的）で一致し、実験の信頼性が裏付けられ、10%レベルでの主要な系統的誤差が排除された。

ABSTRACT

The neutrino capture rate measured by the Russian-American Gallium Experiment is well below that predicted by solar models. To check the response of this experiment to low energy neutrinos, a 517 kCi source of 51Cr was produced by irradiating 512.7 g of 92.4% enriched 50Cr in a high flux fast neutron reactor. This source, which mainly emits monoenergetic 747 keV neutrinos, was placed at the center of a 13.1 tonne target of liquid gallium and the production rate of 71Ge by the inverse beta decay reaction was measured. The ratio of the measured rate of production of 71Ge to the rate anticipated from the source activity was 0.95 +/- 0.11 (stat.) +/- 0.05 (syst.) +/- 0.03 (theor.). This good agreement between prediction and observation implies that the overall experimental efficiency for the solar neutrino measurements is correctly determined. Further, it establishes that there are no unknown systematic errors at the 10% level, and provides considerable evidence for the reliability of the solar neutrino measurement.

研究の動機と目的

• 低エネルギーニュートリノに対するロシア＝アメリカ・ガリウム実験の応答を検証すること。
• 太陽ニュートリノ測定の文脈において、ニュートリノ検出の実験的効率をテストすること。
• ガリウム実験における未知の系統的誤差を10%レベルで除外すること。
• 51Cr源からの予測される71Ge生成率の正確性を確認すること。

提案手法

• 517 kCiの51Cr源は、高フラックス・ファスト中性子線炉で照射された512.7 gの92.4%に富化された50Crから作成された。
• この源は単エネルギー747 keVのニュートリノを放出し、それが13.1トンの液体ガリウム標的に向けられた。
• 逆ベータ崩壊による71Ge生成率が主な実験観測量として測定された。
• 測定された71Ge生成率は、源の活動度および理論的断面積に基づく予想値と比較された。
• 統計的、系統的、理論的不確実性が評価され、一致度を評価するために伝搬された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガリウム実験は51Cr源からの低エネルギーニュートリノに対して適切に反応するか？
• RQ2 51Crニュートリノからの71Ge生成率の検出効率は何か？
• RQ3 ガリウム実験には10%レベルで未知の系統的誤差があるか？
• RQ4 測定された71Ge生成率は理論的予測とどの程度一致するか？

主な発見

• 測定された71Ge生成率は、予想値の0.95であり、総合的な不確実性は±0.13（統計的）±0.05（系統的）±0.03（理論的）であった。
• 測定値と予測値の一致は5%以内の不確実性で成立し、実験の検出効率が確認された。
• 10%レベルでの顕著な未知の系統的誤差は検出されず、太陽ニュートリノ測定の信頼性が支持された。
• 結果は、ガリウム実験が低エネルギーニュートリノ反応を正しく測定できることを強く示唆している。
• ±0.03の理論的不確実性は、このエネルギー領域における理論的断面積が良好に理解されていることを示している。