[论文解读] Search for time modulations in the decay rate of 40K and 232Th and influence of a scalar field from the Sun

E. Bellotti, C. Broggini+4 more|arXiv (Cornell University)|Nov 27, 2013

Radioactive Decay and Measurement Techniques被引用 1

一句话总结

本研究在格兰萨索实验室对约500天内40K和232Th的衰变速率进行了时间调制探测，分别在地表和地下进行，以检验太阳标量场或周期性环境效应的影响。未观测到显著的时间依赖性变化，灵敏度达到约每10^5份中的几份，排除了千分之一水平的可检测调制。

ABSTRACT

Time modulations at per mil level have been reported to take place in the decay constant of about 15 nuclei with period of one year (most cases) but also of about one month or one day. In this paper we give the results of the activity measurement of a 40K source and a 232Th one. The two experiments have been done at the Gran Sasso Laboratory during a period of about 500 days, above ground (40K) and underground (232Th) with a target sensitivity of a few parts over 10^5. We also give the results of the activity measurement at the time of the X-class solar flares which took place in May 2013. Briefly, our measurements do not show any evidence of unexpected time dependence in the decay rate of 40K and 232Th.

研究动机与目标

• 测试40K和232Th衰变速率是否存在年、月或日周期性调制，如先前对其他核素所报告的那样。
• 探究太阳的标量场是否可能影响放射性衰变速率。
• 实现高灵敏度——在每10^5份中的几份量级——以探测微弱的时间依赖性效应。
• 在2013年5月X级太阳耀斑期间检查衰变速率行为，以寻找可能的相关性。

提出的方法

• 在格兰萨索实验室地表对40K源进行了约500天的活度测量。
• 232Th源在地下进行测量，以减少背景干扰并检验环境效应。
• 使用高精度计数系统进行测量，以实现对千分之一水平变化的灵敏探测。
• 对周期为一年、一月和一天的周期性调制进行了数据分析。
• 特别考察了2013年5月X级太阳耀斑对衰变速率可能产生的瞬态影响。
• 应用统计分析检测在目标灵敏度范围内衰变速率是否偏离恒定值。

实验结果

研究问题

• RQ1 40K和232Th的衰变速率是否表现出与一年周期一致的周期性调制，如对其他同位素所报告的那样？
• RQ2 这些同位素的衰变速率是否存在可检测的一月或一日周期性变化？
• RQ3 太阳的标量场是否可能影响40K和232Th的衰变速率？
• RQ4 X级太阳耀斑与40K或232Th衰变速率的瞬态变化之间是否存在相关性？
• RQ5 在这些实验中，探测时间依赖性衰变速率变化的灵敏度阈值是多少？

主要发现

• 在约500天的测量期间，40K衰变速率未观测到显著的时间调制。
• 即使在地下测量后，232Th衰变速率也未发现周期性变化的证据。
• 实验灵敏度达到每10^5份中的几份，为任何潜在的时间依赖性效应设定了强有力的上限。
• 未发现2013年5月X级太阳耀斑与40K或232Th衰变速率异常之间的相关性。
• 结果排除了在实验条件下40K和232Th衰变速率在千分之一水平上的可检测变化。