GALLEX или галлиевый эксперимент был радиохимическим экспериментом по обнаружению нейтрино , который проводился с 1991 по 1997 год в Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Этот проект был реализован международным сотрудничеством французских, немецких, итальянских, израильских, польских и американских ученых под руководством Института ядерной физики имени Макса Планка в Гейдельберге. После короткого перерыва эксперимент был продолжен под новым названием GNO ( Gallium Neutrino Observatory ) с мая 1998 года по апрель 2003 года.
Он был разработан для обнаружения солнечных нейтрино и доказательства теорий, связанных с механизмом создания энергии Солнца . До этого эксперимента (и эксперимента SAGE , который проводился одновременно) не наблюдалось никаких низкоэнергетических солнечных нейтрино.
Основные компоненты эксперимента, резервуар и счетчики, были размещены в подземной астрофизической лаборатории Laboratori Nazionali del Gran Sasso в итальянской провинции Абруццо , недалеко от Л'Акуилы , и располагались внутри горы Гран-Сассо высотой 2912 метров . Ее расположение под слоем скальной породы, эквивалентным 3200 метрам воды, было важно для защиты от космических лучей . До этой лаборатории можно добраться по шоссе A-24, которое проходит через гору.
Детекторный резервуар объемом 54 м3 был заполнен 101 тоннами раствора трихлорида галлия - соляной кислоты , который содержал 30,3 тонны галлия. Галлий в этом растворе служил мишенью для нейтринно-индуцированной ядерной реакции , которая трансмутировала его в германий посредством следующей реакции:
Порог обнаружения нейтрино этой реакцией очень низок (233,2 кэВ), и это также причина, по которой был выбран галлий: другие реакции (например, с хлором -37) имеют более высокие пороги и, таким образом, не способны обнаружить нейтрино низкой энергии. Фактически, низкий энергетический порог делает реакцию с галлием подходящей для обнаружения нейтрино, испускаемых в начальной реакции синтеза протонов цепной реакции протон -протон , которые имеют максимальную энергию 420 кэВ.
Полученный германий-71 химическим путем извлекался из детектора, превращался в герман ( 71GeH4 ). Его распад с периодом полураспада 11,43 дня регистрировался счетчиками. Каждый зарегистрированный распад соответствовал одному зарегистрированному нейтрино .
В период 1991-1997 гг. детектор измерил скорость захвата 73,1 SNU ( единиц солнечных нейтрино ). Последующий эксперимент GNO обнаружил скорость захвата 62,9. [1]
Скорость нейтрино, обнаруженная в этом эксперименте, не соответствовала предсказаниям стандартной солнечной модели . Благодаря использованию галлия это был первый эксперимент, в котором наблюдались солнечные начальные pp-нейтрино. Другим важным результатом стало обнаружение меньшего количества нейтрино, чем предсказывала стандартная модель ( проблема солнечных нейтрино ). После калибровки детектора количество не изменилось. Это несоответствие с тех пор было объяснено: такие радиохимические детекторы нейтрино чувствительны только к электронным нейтрино, а не к мюонным нейтрино или тау-нейтрино , поэтому нейтринные осцилляции электронных нейтрино, испускаемых Солнцем и движущихся к Земле, объясняют это несоответствие.
Результаты экспериментов GALLEX и SAGE , а затем подтвержденные экспериментом BEST , выявили дефицит ожидаемого распада, который был назван аномалией галлия .
Первое обнаружение солнечных нейтрино, эксперимент Хоумстейк , использовал хлор -37 для обнаружения нейтрино с энергией до 814 кэВ.
После окончания проекта GALLEX в апреле 1998 года в LNGS был начат его последующий проект — Галлиевая нейтринная обсерватория (Gallium Neutrino Observatory , GNO). [2] Проект продолжался до 2003 года.
Похожий эксперимент по обнаружению солнечных нейтрино с использованием жидкого галлия-71 проводился в рамках российско-американского эксперимента по галлию SAGE .
42°25′14″с.ш. 13°30′59″в.д. / 42,42056°с.ш. 13,51639°в.д. / 42,42056; 13,51639