深度位置(m)
侵蚀率(米/ Ma)
Paleo-depth
d米米l:米i>
p米米l:米i>
的位置(兆瓦)
N米米l:米i>
(Pb<年代up>205年年代up>)
快米米l:米text>
μ介子米米l:米text>
×10<年代up>4年代up>
(在。10公斤<年代up>−1年代up>红铊矿)
N米米l:米i>
(Pb<年代up>205年年代up>)
总米米l:米text>
×10<年代up>4年代up>
(在。10公斤<年代up>−1年代up>红铊矿)
N米米l:米i>
(Pb<年代up>205年年代up>)
ν米米l:米i>
%
|
N米米l:米i>
(Pb<年代up>205年年代up>)
快米米l:米text>
μ介子米米l:米text>
%
| | | | | | |
|
d米米l:米i>
1米米l:米n>米米l:mrow>
=米米l:米o>
28米米l:米n>米米l:math>
|
70年 | 455年 | 93.8 | 115.8 | 19.0 | 81.0 |
|
d米米l:米i>
2米米l:米n>米米l:mrow>
=米米l:米o>
55米米l:米n>米米l:math>
|
70年 | 525年 | 56.9 | 78.9 | 27.9 | 72.1 |
|
d米米l:米i>
3米米l:米n>米米l:mrow>
=米米l:米o>
103年米米l:米n>米米l:math>
|
130年 | 980年 | 18.6 | 40.6 | 54.2 | 45.8 |
|
d米米l:米i>
4米米l:米n>米米l:mrow>
马克斯米米l:米i>
=米米l:米o>
140年米米l:米n>米米l:math>
* | 130年 | 1070年 | 13.0 | 35.0 | 62.8 | 37.2 |
力拓勘探有限公司*钻粉。
3)(见图
1 (b))。
表
1还列出了最终的浓度的估计<年代up>205年年代up>每10公斤红铊矿Pb(原子)在不同深度;由于宇宙射线浓度快速μ介子,由于pp-neutrino捕获,浓度和总浓度。最浅的位置
d米米l:米i>
1米米l:米n>米米l:mrow>
中微子的贡献~ 20%,而对于最深的一个
d米米l:米i>
4米米l:米n>米米l:mrow>
它相当于~ 63%。
gydF4y2Ba见图
2的浓度,
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
在样本不同深度reflect-due的μ介子贡献深度dependent-both样品的今天的深度以及侵蚀的历史覆层。对应于不同的平均侵蚀率曲线形成的幂指数(Aničin et al。
10])和实验测定<年代up>205年年代up>铅浓度样本不同的深度可以同时测定μ介子的贡献和侵蚀的历史沉积。由于的贡献
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
动员时围岩的红铊矿矿化,标志着由“
n米米l:米i>
”,由于自然放射性在红铊矿和周围的岩石,标志着由“
r米米l:米i>
”,贡献由不到4%的总浓度(U和Th浓度很低:大理石、白云石、石英和安粗岩U的内容的范围0.054 - -0.45 ppm和Th 0.061 - -0.66 ppm,而红铊矿量的平均浓度为0.12 ppm U和0.022 ppm,分别由Pavićević[
6]。
gydF4y2Ba估计的贡献”
n米米l:米i>
”,即动员
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
从周围的岩石形成时的Tl-mineralization(红铊矿)和天然放射性的贡献”
r米米l:米i>
”,结果跟踪U和浓度达不到4%(见图
2)。低的贡献”
n米米l:米i>
”是非常低浓度的结果在岩石U和Th:大理石、白云石、Qz-rhyolite,具有U = 0.054 - -0.45 ppm的内容和Th 0.061 - -0.66 ppm (Pavićević[
6])。天然放射性物质”的贡献
r米米l:米i>
”,主要是由于U和Th红铊矿低是由于低浓度的这些元素在红铊矿:U = 0.12 ppm, Th 0.022 ppm (Pavićević[
6])。所有背景组件不是特定于红铊矿(不是来自铊)估计量的3至15 SNU (Neumaier et al。
11]),实验可以通过测量确定
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
内容监测矿物质(雄黄
作为米米l:米text>
2米米l:米n>米米l:mrow>
年代米米l:米text>
2米米l:米n>米米l:mrow>
和三硫化二砷
作为米米l:米text>
2米米l:米n>米米l:mrow>
年代米米l:米text>
3米米l:米n>米米l:mrow>
)。
gydF4y2Ba从数据的
N米米l:米text>
(米米l:米o>
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
ν米米l:米i>
和
N米米l:米text>
(米米l:米o>
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
快米米l:米text>
μ介子米米l:米text>
表所示
1我们估计通过Monte Carlo法意味着中微子通量
〈米米l:米o>
Φ米米l:米i>
ν米米l:米i>
〉米米l:米o>
(
1。2在地质年代)
一个米米l:米i>
红铊矿的
(2.1)米米l:米text>
〈米米l:米o>
Φ米米l:米i>
ν米米l:米i>
〉米米l:米o>
=米米l:米o>
(米米l:米o>
3.41米米l:米n><米米l:米o>
±米米l:米o>
。米米l:米o>
44米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
10米米l:米n>米米l:mrow>
米米米l:米text>
- - - - - -米米l:米o>
2米米l:米n>米米l:mrow>
se米米l:米text>
c米米l:米text>
- - - - - -米米l:米o>
1米米l:米n>米米l:mrow>
通过使用以下参数(见(
1。2)):
(2.2)米米l:米text>
N米米l:米i>
=米米l:米o>
1.25米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
25米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
2.5米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
23米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
原子米米l:米text>
的米米l:米text>
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
。米米l:米o>
这个数字相当于10公斤的红铊矿,收集在一个足够深的位置,为背景
B米米l:米i>
是可以接受的,即在paleo-depth
d米米l:米i>
p米米l:米i>
=米米l:米o>
980年米米l:米n><米米l:米o>
米米米l:米text>
,计算背景
B米米l:米i>
的
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
原子含量约为46%,(见第三排表
1)
(2.3)米米l:米text>
σ米米l:米i>
=米米l:米o>
4.3米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
45米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
2.15米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
46米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
厘米米米l:米text>
2米米l:米n>米米l:mrow>
,米米l:米o>
一个米米l:米i>
=米米l:米o>
1.26米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
14米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
1.26米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
12米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
年代米米l:米text>
,米米l:米o>
λ米米l:米i>
=米米l:米o>
1.48米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
15米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
7.4米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
17米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
年代米米l:米text>
- - - - - -米米l:米o>
1米米l:米n>米米l:mrow>
,米米l:米o>
ε米米l:米i>
=米米l:米o>
1米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
3米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
1米米l:米n><米米l:米o>
·米米l:米o>
10米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
4米米l:米n>米米l:mrow>
)米米l:米o>
。米米l:米o>
而地质时代
一个米米l:米i>
红铊矿和衰减常数
λ米米l:米i>
的
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
现在满意是众所周知的,太阳中微子捕获截面
σ米米l:米i>
的
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
是实验
未知的。假定值(
2.3)不是最好的猜测,多基于先前的估计Bahcall和其他理论家(Bahcall [
12],Wapstra和奥迪[
13],布劳恩和Talmi [
14),弗里德曼和诺尔特
15),安娜小川和Arita
16])。占主导地位的中微子的核矩阵元素如何捕获通道到第一激发态的呢
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
E米米l:米i>
*米米l:米i>
=米米l:米o>
2.3米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
)米米l:米o>
可以
实验决定将在下一节中列出
2.3。同样,总检测效率
ε米米l:米i>
假定在(
2.3只是一个(乐观)的猜测。很明显,LOREX最苛刻的问题之一是极低浓度的测量
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
在潜在的可用的样本通常非常稀缺的材料。方法可能适合这个艰巨的任务中讨论部分
2.4。
年代ec><年代ec id="sec2.3">
2.3。测定中微子捕获概率为2.3 keV的< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id = " M122 " > < mml: mrow > < mml: msup > < mml: mrow / > < mml: mrow > < mml:多行文字> 205 < / mml:多行文字> < / mml: mrow > < / mml: msup > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula > Pb
的相对丰度
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
关于
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
所有背景,甚至纠正效果,只能提取time-integrated
产品的太阳能
微中子通量和
neutrino-capture概率,从核的基态
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
我米米l:米i>
π米米l:米i>
=米米l:米o>
1米米l:米n><米米l:米o>
/米米l:米o>
2米米l:米n>米米l:mrow>
+米米l:米o>
)米米l:米o>
个人兴奋的有核国家
Pb米米l:米text>
*米米l:米i>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
,根据
(2.4)米米l:米text>
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
g米米l:米text>
。米米l:米o>
年代米米l:米text>
。米米l:米o>
+米米l:米o>
ν米米l:米i>
e米米l:米text>
(米米l:米o>
E米米l:米i>
ν米米l:米i>
e米米l:米i>
≥米米l:米o>
52米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
)米米l:米o>
→米米l:米o>
Pb米米l:米text>
*米米l:米i>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
+米米l:米o>
e米米l:米text>
- - - - - -米米l:米o>
能源的阈值
E米米l:米i>
ν米米l:米i>
e米米l:米text>
=米米l:米o>
52米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
,远低于相应的阈值的所有其他无线电或地球化学实验已经执行(例如,GALLEX)或提议。太阳pp-neutrinos最大能量422 keV只能捕捉到基态
(米米l:米o>
我米米l:米i>
π米米l:米i>
=米米l:米o>
5米米l:米n><米米l:米o>
/米米l:米o>
2米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
)米米l:米o>
,第一个
(米米l:米o>
E米米l:米i>
*米米l:米i>
=米米l:米o>
2.3米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
,米米l:米o>
我米米l:米i>
π米米l:米i>
=米米l:米o>
1米米l:米n><米米l:米o>
/米米l:米o>
2米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
)米米l:米o>
,第二激发态(
E米米l:米i>
*米米l:米i>
=米米l:米o>
263年米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
,
我米米l:米i>
π米米l:米i>
=米米l:米o>
3米米l:米n><米米l:米o>
/米米l:米o>
2米米l:米n>米米l:mrow>
- - - - - -米米l:米o>
)
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
。很明显从β衰变的知名系统捕获概率到2.3 keV状态(
Δ米米l:米i>
我米米l:米i>
=米米l:米o>
0米米l:米n>米米l:math>
,平价变化)应大于捕捉到基态(
Δ米米l:米i>
我米米l:米i>
=米米l:米o>
2米米l:米n>米米l:math>
)以及进入第二激发态
Δ米米l:米i>
我米米l:米i>
=米米l:米o>
1米米l:米n>米米l:math>
(behren和Jaenecke [
17])。核矩阵元素的转换到2.3 keV状态
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
是
不已知的。——只有一种可能性(Kienle [
18])来确定实验这个未知的核矩阵元素,即通过测量束缚态β衰变(
β米米l:米i>
b米米l:米text>
衰变)的光(或所以定)
Tl米米l:米text>
81年米米l:米n><米米l:米o>
+米米l:米o>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
所以(helium-like)
Pb米米l:米text>
81年米米l:米n><米米l:米o>
+米米l:米o>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
,根据
(2.5)米米l:米text>
Tl米米l:米text>
81年米米l:米n><米米l:米o>
+米米l:米o>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
→米米l:米o>
Pb米米l:米text>
81年米米l:米n><米米l:米o>
+米米l:米o>
*米米l:米i>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
(米米l:米o>
E米米l:米i>
*米米l:米i>
=米米l:米o>
2.3米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
)米米l:米o>
+米米l:米o>
e米米l:米text>
b米米l:米text>
- - - - - -米米l:米o>
+米米l:米o>
ν米米l:米i>
e米米l:米i>
(米米l:米o>
酒吧米米l:米text>
)米米l:米o>
,米米l:米o>
一个中子的哪里
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
一个质子的原子核变异一样,在单色electron-antineutrino (
ν米米l:米i>
e米米l:米text>
(bar))一起创建一个电子,仍然存在
绑定(
e米米l:米i>
b米米l:米text>
- - - - - -米米l:米o>
)在一个内部壳(主要是K或l层)的女儿离子
Pb米米l:米text>
81年米米l:米n><米米l:米o>
+米米l:米o>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
。的
问米米l:米i>
这个衰减仅52 keV的价值。因为中微子捕获和核部件的
β米米l:米i>
b米米l:米text>
测量的衰变是相同的
束缚态的概率β衰变涂指甲油,所以
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
提供了未知的核矩阵元素(日志英尺值)的过渡到第一激发态
Pb米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
在
E米米l:米i>
*米米l:米i>
=米米l:米o>
2.3米米l:米n><米米l:米o>
凯文米米l:米text>
。
gydF4y2Ba束缚态β衰变概率比较小
问米米l:米i>
值测量的实验储存环ESR GSI在两个开创性实验中,裸露的例子
Dy米米l:米text>
163年米米l:米n>米米l:mrow>
→米米l:米o>
所以定米米l:米text>
何米米l:米text>
163年米米l:米n>米米l:mrow>
(荣格et al。
20.]),光秃秃的
再保险米米l:米i>
187年米米l:米n>米米l:mrow>
→米米l:米o>
所以定米米l:米text>
操作系统米米l:米text>
187年米米l:米n>米米l:mrow>
(博世et al。
21]),光秃秃的
Tl米米l:米text>
207年米米l:米n>米米l:mrow>
→米米l:米o>
所以定米米l:米text>
Pb米米l:米text>
207年米米l:米n>米米l:mrow>
(大坪et al。
22])。成熟的检测技术
β米米l:米i>
b米米l:米text>
衰变,在这些实验中,利用“肖特基一生光谱法”(利特维诺夫市et al。
23]),信号的存储和electron-cooled父母和女儿离子诱导小板块,不断记录,产生革命频率是明确相应的质荷比相关。从这些“肖特基行”,父母和女儿离子都是记录的数量作为时间的函数,产生的
β米米l:米i>
b米米l:米text>
衰变概率,因此核矩阵元素(日志英尺值)搜索。然而,父母和女儿的革命频率离子不能解决在这些实验中由于非常小
问米米l:米i>
值有关。因此,一个特殊的技术应用,即消除单一束缚电子的女儿离子通过一个内部气体喷射作用在短时间内。
gydF4y2Ba为相应的实验有关
β米米l:米i>
b米米l:米text>
衰减的光
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
(见图
3)比较小
问米米l:米i>
价值,完全相同的检测技术,提出了在上述两个成功的实验。然而,间有联系仍然是严重的和太贵的安全限制使用Tl的离子源由于其毒性,这阻止了这个实验的认识在过去18年。尽管如此,由于这个提议保持所有高优先级的实验的时候,我们被鼓励寻找另一种方式的认识。我们提出的“新技术”变得光秃秃的
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
离子的
间接生产主要的飞行碎片
Pb米米l:米text>
206年米米l:米n>米米l:mrow>
梁的片段分离器(FRS)连同他们的后续注入实验储存环(ESR)。决定性的一点是
至少10<年代up>6年代up>
裸露的
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
离子必须提供和存储,为了获得一个最小数量的几个
One hundred.米米l:米n><米米l:米o>
β米米l:米i>
b米米l:米text>
存储时间内衰变(几小时
β米米l:米i>
b米米l:米text>
半衰期的裸
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
据估计,120天(高桥和横井
19])。由两个主要的成就的最后几年这一不可或缺的数量至少10<年代up>6年代up>存储裸
Tl米米l:米text>
205年米米l:米n>米米l:mrow>
离子可以达到高的信心(见图
4)。