Experimentální stanovení intenzit záření gama v rozpadové řadě 83Rb/83mKr /83Kr

Na našem pracovišti v Ústavu jaderné fyziky v Řeži (ÚJF) proběhl vývoj plynného zdroje monoenergetických elektronů z rozpadu ⁸³Rb/^83mKr pro jeho užití v kalibračních měřeních v mezinárodním neutrinovém experimentu KATRIN [1, 2]. Uvedený zdroj se také využívá pro kalibrace v experimentech ALICE (studium srážek těžkých iontů) [3] a LUX (hledání temné hmoty ve vesmíru) [4].

   V současnosti jsou k dispozici hodnoty intenzit záření gama v práci publikované již v roce 1976 [5]. Protože od této doby došlo k pokroku v oblasti potřebné techniky (jaderná spektroskopie záření gama) je nové stanovení intenzit velmi aktuální a s vysokou pravděpodobností publikovatelné ve fyzikálním časopise.

  Součástí bakalářské práce bude účast na optimalizaci technologie výroby ⁸³Rb na novém cyklotronu ÚJF TR-24.

   V rámci práce se student bude moci podrobně seznámit a podle možností i účastnit projektu KATRIN, jehož cílem je stanovení hmotnosti (nebo její horní hranice) elektronového neutrina s citlivostí 0,2 eV, tj. o řád vyšší než je tomu dosud v měřeních v období 2020-2025. V roce 2019 proběhlo první měření hmotnosti neutrina zatím v délce dvou měsíců. Získaná data umožnila stanovit novou horní hranici na neutrinovou hmotnost 1,1 eV. Výsledek byl uveřejněn v prestižním časopise Physical Review Letters [7].

Osnova

1) Vlastnosti rozpadové řady ⁸³Rb/^83mKr podle literatury.

2) Technologie výroby ⁸³Rb na cyklotronu.

3) Metodika stanovení intenzit záření gama s detektory typu HPGe, Si(Li) a SDD.

4) Měření spekter záření několika zdrojů ⁸³Rb/^83mKr s pomocí HPGe, Si(Li) a SDD.

5) Analýza a interpretace měření, vypracování práce.

[1] http://www.katrin.kit.edu, J. Angrik et al., KATRIN collaboration, KATRIN design report 2004, FZKA Sc. Rep. 7090 http://bibliothek.fzk.de/zb/berichte/FZKA7090.pdf.

[2] J. Sentkerestiová et al., Journal of Instrumentation 2018 13 P04018.

[3] S. Acharya et al., ALICE collaboration, Nuclear Instr. and Methods A 881 (2018)88.

[4] D.S. Akerib et al., LUX collaboration, Physical Review D 96 (2017) 112009.

[5] S. Vaisala et al. Physical Review C 13 (1976)372.

[6] E.A. Mccutchan, Nuclear Data Sheets 125 (2015)201.

[7] A. Aker et  al. KATRIN collab., Phys. Rev. Lett. 123, 221802 (2019), též https://arxiv.org/abs/1909.06048.