16 июля 2013 года на научном семинаре в лаборатории Гран Сассо (Италия) были представлены первые результаты поиска безнейтринного двойного бета-распада (ββ0v) ядра Ge-76 с помощью детектора GERDA-I [1]. На следующий день озвученные результаты появились в виде электронного препринта [2] и через неделю были доложены на европейской конференции по физике высоких энергий (Стокгольм, 18-24 июля 2013 года).
Эти результаты ожидались учеными с большим интересом. Интрига была связана с тем, что одной из задач эксперимента была проверка сенсационного (но, в тоже время, и крайне неоднозначного) результата, полученного и опубликованного несколькими участниками эксперимента Гейдельберг-Москва (Г-М) — так называемый результат Клапдора (по имени одного из лидеров эксперимента Г. Клапдор-Клайнгротхауса). Сначала коллаборация сообщила о не наблюдении процесса pp0v-распада в Ge-76 и установила предел на период полураспада — Т1/2 > 1,9х1025 лет. Затем несколько человек из этой коллаборации, во главе с Г. Клапдор-Клайнгротхаусом, заявили о наблюдении ββ0v-распада с уровнем достоверности 4Ѡ (Т = 1,2х1025 лет). Позднее, после более сложного анализа, был получен результат с уровнем достоверности 6Ѡ: Т1/2 = (2,2±0,3)х1025 лет. Этот результат приводит к фундаментальным последствиям: лептонное число не сохраняется, нейтрино обладает массой, эта масса майорановского типа, и эффективная масса равна
![Рис. 1. Схема установки GERDA (с сайта [1])](https://i0.wp.com/trv-science.ru/uploads/1117.jpg?resize=580%2C435)
Тем не менее, результаты эксперимента GERDA-I ожидались с большим интересом. В этом эксперименте используется совершенно новый подход к организации пассивной и активной защиты от фонового сигнала. Были предприняты серьезные усилия по минимизации количества конструкционных материалов вокруг полупроводниковых германиевых (HPGe) детекторов. С целью снижения уровня фона кристаллы германия помещены в сосуд с жидким аргоном, который, в свою очередь, помещен в огромный бак с водой (диаметром и высотой 10 м) (см. рис. 1). Жидкий аргон и вода прошли специальную очистку от радиоактивных примесей. Полный вес HPGe детекторов ~ 18 кг. Интересно отметить, что в эксперименте, в основном, используются HPGe детекторы, которые прежде применялись в экспериментах Г-М и IGEX. Вся установка размещена в подземной лаборатории Гран Сассо (Италия) на глубине, соответствующей толще воды 3,5 км.
Интерес подогревался еще и тем, что коллаборация решила использовать так называемый «слепой анализ» — когда экспериментальные данные в области ββ0v-распада были неизвестны до самого последнего момента. Измерения были начаты в ноябре 2011 года и продолжались примерно полтора года. Наконец в июне 2013 года экспериментальные данные в области 0v-моды были открыты. И что же мы увидели?
Полное отсутствие эффекта! При ожидаемых 2,5 событиях от фона было зарегистрировано 3 события (см. рис. 2). Таким образом, был установлен лишь предел на время двойного безнейтринного бета-распада Т1/2 > 2,1х1025 лет (
![Рис. 2. Суммарный спектр для всех детекторов. верхний спектр — исследуемая область. Нижний спектр — часть спектра, которая использовалась для оценки среднего фона в исследуемой области. Темным цветом отмечены события, оставшиеся после применения анализа по форме импульса. На верхнем спектре показан также ожидаемый сигнал для Т1/2 = 2,1х1025 лет (синяя сплошная кривая) и Т = 1,2х1025 лет (красная пунктирная кривая). Из препринта [2]](https://i0.wp.com/trv-science.ru/uploads/11.19.jpg?resize=580%2C389)
Запланирован следующий этап эксперимента, GERDA-II, в котором предполагается вдвое увеличить массу Ge-76 и существенно снизить уровень фона. Планируемая чувствительность около 2х1026 лет за 3 года измерений. Набор данных начнется, видимо, в начале 2014 года. В результате будет окончательно решена проблема, связанная с результатом Клапдора, и достигнут новый уровень чувствительности в экспериментах по поиску ββ0v-распада.
В заключение отметим, что в эксперименте GERDA участвуют ученые из нескольких российских институтов (ИТЭФ, ИЯИ, Курчатовский институт, ОИЯИ).
Александр Барабаш
ИТЭФ, Москва
2. arXiv:1307.4720