2012. február 27.

The European Physical Journal A 48, 8 (2012)

Shallow-underground accelerator sites for nuclear astrophysics:
Is the background low enough?


(Sekély földalatti gyorsító helyszínek nukleáris asztrofizika számára:
Elég alacsony a háttér?)

T. Szücs1,2, D. Bemmerer2, T. Cowan2,3, D. Degering4, Z. Elekes1,2, Zs. Fülöp1, Gy. Gyürky1, A. Junghans2, M. Köhler4, M. Marta2, R. Schwengner2, A. Wagner2, and K. Zuber3

1 Institute of Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences (ATOMKI), Debrecen, Hungary
2 Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Dresden, Germany
3 Technische Universität Dresden, Dresden, Germany
4 Verein für Kernverfahrenstechnik und Analytik Rossendorf (VKTA), Dresden, Germany


Nem robbanásos asztrofizikai környezetben lejátszódó töltöttrészecske-reakciók sebességének megbecsléséhez a reakció hatáskeresztmetszetét mélyen a Coulomb gát alatt kell mérni. Ezeken az energiákon a hatáskeresztmetszet nagyon alacsony, így a kísérleti beütésszám ráta nagy részét földfelszínen a kozmikus sugárzás adja. A probléma megoldását mély földalatti laborokban való kísérletezés jelenti (> 1000 m sziklaréteg alatt).
Ebben a cikkben egy kombinált lehetőséget vázolunk, ami egy sekély földalatti labor és a még jelen lévő kozmikus müonok ellen egy aktív árnyékolás alkalmazását mutatja be. Ez a mély földalatti laborban tapasztalat háttérszinthez hasonlót eredményez.

A laboratóriumi háttér méréseinket a földfelszínen és különböző mélységű földalatti laborokban végeztük. A sekély földalatti (47 m mély) helyszín a drezdai Felsenkeller labor Németországban, míg a mély földalatti (1300 m mély) helyszín a Gran Sasso laboratórium volt Olaszországban. Ugyanazokat a detektorokat szállítottuk egymás után minden helyszínre, hogy elkerüljük a laboratóriummal össze nem függő hatásokat. Két aktív árnyékolással ellátott detektort használtunk. Először egy nagytisztaságú germánium Clover detektort, a hozzá tartozó bizmut germanát oxid (BGO) árnyékolással, ami müon vétóként is funkcionál. A másik detektor egy lantán bromid (LaBr3) egy nagy BGO antimüon árnyékolásba helyezve.

A beütésszám ráta a sekély földalatti helyszínen csupán 2,4-szeresnek adódott a mély földalattihoz viszonyítva, a vétózott spektrumokat tekintve, a magas energiás tartományban (3-8 MeV). A háttér adatokat figyelembe véve kiszámoltuk néhány asztrofizikai szempontból fontos magreakció mérésének megvalósíthatóságát egy, a Clover detektorral korábban már hasonló in-beam hatáskeresztmetszet méréshez alkalmazott elrendezésben.

Megmutattuk, hogy az említett kísérletek közül egyik sem végezhető el a földfelszínen. Annak köszönhetően, hogy a nukleáris asztrofizikai kísérletek alacsony, de nem extrém alacsony hátteret igényelnek, bebizonyítottuk, hogy már egy sekély földalatti helyszín is kielégítő hátteret szolgáltat számos in-beam γ-spektroszkópiai kísérlethez, ha aktív árnyékolást is használunk. Mivel a sekély földalatti laborok sokkal könnyebben hozzáférhetők, mint a mély földalattiak, ez a felfedezés megadja a lehetőséget a nukleáris asztrofizikai hatáskeresztmetszet mérések intenzívebb kutatásának.


Eredményünk az újság címlapjára került.
A borítón látható a Clover detektor sematikus rajza (oldal és elöl nézet),
valamint a mért laboratóriumi háttér spektrumok.



Korábban:



2012. január 31.
Bosonization and Functional Renormalization Group Approach in the Framework of QED2

Physical Review D 84 (2011) 065024
I. Nándori

2011. december 20.
Refractive index depth profile and its relaxation in polydimethylsiloxane (PDMS) due to proton irradiation

Materials Chemistry and Physics 131 (2011) 370-374
S.Z. Szilasia, J. Budaib, Z. Pápab, R. Huszanka, Z. Tóthc, I. Rajtaa

2011. december 3.
Reciprocity in the degeneracies in some tetra-atomic molecular ions

Journal of Chemical Physics 135 (2011)8:4101(6)
Bene ErikaVértesi Tamás, R. Englman

2011. november 4.
Spectroscopy of 39,41Si and the border of the N = 28 island of inversion

Physics Letters B 703 (2011) 417-421
Sohler Dóra, S. Grévy, Dombrádi Zsolt, O. Sorlin, L. Gaudefroy, B. Bastin, N.L. Achouri, J.C. Angélique, F. Azaiez, D. Baiborodin, R. Borcea, C. Bourgeois, A. Buta, A. Burger, L. Caceres, R. Chapman, J.C. Dalouzy, Z. Dlouhy, A. Drouard, Elekes Zoltán, S. Franchoo, S. Iacob, Kuti István, B. Laurent, M. Lazar, X. Liang, E. Liénard, S.M. Lukyanov, J. Mrazek, L. Nalpas, F. Negoita, F. Nowacki, N.A. Orr, Yu.E. Penionzkhevitch, Zs. Podolyák, F. Pougheon, A. Poves, P. Roussel-Chomaz, M. Stanoiu, I. Stefan, M.G. St-Laurent

2011. október 4.
Trajectories of S-matrix poles in a new finite-range potential

Phys. Rev. C 84, 037602 (2011)
Rácz Anett, Salamon Péter, Vertse Tamás

2011. szeptember 7.
Two-photon laser spectroscopy of antiprotonic helium and the antiproton-to-electron mass ratio

NATURE 475 (2011) 484
M. Hori, A. Sótér, D. Barna, A. Dax, R.o Hayano, S. Friedreich, Bertalan Juhász, T. Pask, E. Widmann, Dezső Horváth, L. Venturelli & N. Zurlo

2011. augusztus 8.
A 9-year record of stable isotope ratios of precipitation in Eastern Hungary: Implications on isotope hydrology and regional palaeoclimatology

Journal of Hydrology 400 (2011) 144-153.
G. Vodila, L. Palcsu, I. Futó, Zs. Szántó

2011. július 5.
4He+ ion beam irradiation induced modification of poly(dimethyloxane). Characterization by infrared spectroscopy and ion beam analytical techniques

Langmuir 27 (2011) 7:3842
R. Huszánk, D. Szikra, A. Simon, S.Z. Szilasi, I.P. Nagy

2011. május 11.
Activation of Nonlocal Quantum Resources

Phys. Rev. Lett. 106, 060403 (2011)
M. Navascués and T. Vértesi

2011. április 21.
ECR plasma photographs as a plasma diagnostic

Plasma Sources Science and Technology 20 (2011) 025002 (7)
R. Rácz, S. Biri, J. Pálinkás

2011. március 24.
Classical trajectory Monte Carlo model calculations for ionization of atomic hydrogen
by 75-keV proton impact

Physical Review A 82, 052710 (2010)
L. Sarkadi

2011. február 8.
Determining reaction cross sections via characteristic X-ray detection: α-induced reactions on 169Tm for the astrophysical γ-process

Physics Letters B 695 (2011) 419-423
G. G. Kiss, T. Rauscher, T. Szűcs, Zs. Kertész, Zs. Fülöp, Gy. Gyürky, C. Fröhlich, J. Farkas, Z. Elekes, E. Somorjai

2011. január 8.
Evidence for a spin-aligned neutron-proton paired phase from the level structure of 92Pd

Nature 469, 68-71 (2011)
B. Cederwall, F. Ghazi Moradi, T. Bäck, A. Johnson, J. Blomqvist, E. Clément, G. de France, R. Wadsworth, K. Andgren, K. Lagergren, A. Dijon, G. Jaworski, R. Liotta, C. Qi, B. M. Nyakó, J. Nyberg, M. Palacz, H. Al-Azri, A. Algora, G. de Angelis, A. Ataç, S. Bhattacharyya, T. Brock, J. R. Brown, P. Davies, A. Di Nitto, Zs. Dombrádi, A. Gadea, J. Gál, B. Hadinia, F. Johnston-Theasby, P. Joshi, K. Juhász, R. Julin, A. Jungclaus, G. Kalinka, S. O. Kara, A. Khaplanov, J. Kownacki, G. La Rana, S. M. Lenzi, J. Molnár, R. Moro, D. R. Napoli, B. S. Nara Singh, A. Persson, F. Recchia, M. Sandzelius, J.-N. Scheurer, G. Sletten, D. Sohler, P.-A. Söderström, M. J. Taylor, J. Timár, J. J. Valiente-Dobón, E. Vardaci & S. Williams

2010. november 24.
Reactor Decay Heat in 239Pu: Solving the γ Discrepancy in the 4‒3000-s Cooling Period

Phys. Rev. Lett. 105, 202501 (2010)
A. Algora, D. Jordan, J. L. Taín, B. Rubio, J. Agramunt, A. B. Perez-Cerdan, F. Molina, L. Caballero, E. Nácher, Krasznahorkay Attila, Hunyadi Mátyás, Gulyás János, Vitéz Attila, Csatlós Margit, Csige Lóránt, J. Äysto, H. Penttilä, I. D. Moore, T. Eronen, A. Jokinen, A. Nieminen, J. Hakala, P. Karvonen, A. Kankainen, A. Saastamoinen, J. Rissanen, T. Kessler, C. Weber, J. Ronkainen, S. Rahaman, V. Elomaa, S. Rinta-Antila, U. Hager, T. Sonoda, K. Burkard, W. Hüller, L. Batist, W. Gelletly, A. L. Nichols, T. Yoshida, A. A. Sonzogni, and K. Peräjärvi

2010. október 15.
An exactly solvable Schrödinger equation with finite positive position-dependent effective mass

Journal of Mathematical Physics 51, 092103 (2010)
Lévai Géza, O. Özer

2010. augusztus 30.
Interference effect in the dipole and nondipole anisotropy parameters of the Kr 4p photoelectrons in the vicinity of the Kr (3d)-1
np resonant excitations
Phys. Rev. A 81, 043416 (2010)
Ricz Sándor, Ricsóka Tícia, K. Holste, A. Borovik Jr., D. Bernhardt, S. Schippers,
Kövér Ákos, Varga Dezső, A. Müller

2010. július 5.
Nanochannel alignment analysis by scanning transmission ion microscopy

Nanotechnology 21, 295704 (2010)
Rajta István, Gál Gabriella, Szilasi Szabolcs, Juhász Zoltán, Biri Sándor,
Mátéfi-Tempfli Mária és Mátéfi-Tempfli István