[论文解读] 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 32

一句话总结

本研究测量了俄罗斯-美国镓实验对51Cr产生的中微子的响应，确认其对低能中微子的探测效率。观测到的71Ge生成速率与预测值在5%以内一致（0.95 ± 0.11 统计误差 ± 0.05 系统误差 ± 0.03 理论误差），验证了实验的可靠性，并在10%水平上排除了主要系统误差的存在。

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.

研究动机与目标

• 验证俄罗斯-美国镓实验对低能中微子的响应。
• 在太阳中微子测量的背景下，检验实验对探测中微子的效率。
• 在10%水平上排除镓实验中未知系统误差的存在。
• 确认基于51Cr源的71Ge生成速率预测的准确性。

提出的方法

• 通过在高通量快中子反应堆中辐照512.7克丰度为92.4%的50Cr，制备了517 kCi的51Cr源。
• 该源发射单能747 keV中微子，将其引导至13.1吨液体镓靶。
• 通过逆β衰变测量71Ge的生成速率作为主要实验观测量。
• 将测得的71Ge生成速率与基于源活度和理论截面计算的预期速率进行比较。
• 量化并传播了统计误差、系统误差和理论误差，以评估一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 镓实验对51Cr源产生的低能中微子响应是否正确？
• RQ2 探测51Cr中微子产生的71Ge的实验效率是多少？
• RQ3 在10%水平上，镓实验中是否存在未知的系统误差？
• RQ4 测得的71Ge生成速率与理论预测的符合程度如何？

主要发现

• 测得的71Ge生成速率为预期速率的0.95倍，总不确定度为±0.13（统计误差）±0.05（系统误差）±0.03（理论误差）。
• 测得速率与预测速率的一致性在5%不确定度范围内，证实了实验的探测效率。
• 在10%水平上未发现显著的未知系统误差，支持了太阳中微子测量的可靠性。
• 结果提供了强有力的证据，表明镓实验能够正确测量低能中微子的相互作用。
• ±0.03的理论不确定度表明，该能量范围内理论截面的理解是充分的。