0.	Международный эксперимент IGEX-DМ по поиску небарионной Темной  Материи по годовым и суточным модуляциям на германиевых детекторах. 
Номер гос. регистр.  01.2.00 305506,    индекс подтемы /256.261,
2003 -2005,
Руководитель - Смольников А.А.

1. - уровень фундаментальных исследований

Исследования направлены на  решение фундаментальной проблемы физики элементарных частиц, астрофизики и космологии, связанной с существованием Темной Материи во Вселенной. Целью работы является проведение долговременного эксперимента  по  поиску небарионной  Темной Материи (частиц WIMP) одновременно по их    упругому и неупругому рассеянию на ядрах детектора-мишени и по годовым модуляциям  дифференциальной скорости счета. Недавно коллаборацией DAMA было объявлено об обнаружении годовых модуляций WIMPs, которые они интерпретируют как результат упругого рассеяния нейтралино с массой около 60 ГэВ с сечением порядка 7х10-18барн. Это первый эксперимент, в котором заявлено о положительном результате по поиску частиц ТМ, хотя недавние результаты другой коллаборации CDMS, не подтверждают положительного эффекта. Поэтому для окончательного вывода о регистрации WIMPs с такими характеристиками требуются результаты других, более чувствительных экспериментов. В рамках данной темы впервые  одновременно ведутся поиски упругого и неупругого взаимодействия WIMPs как по форме энергетических спектров, так и по изучению годовых вариаций скорости счета. Проведены долговременные  измерения с  детекторами из природного Ge  и из обогащенного Ge-76 в подземной (660 м в.э.) низкофоновой  лаборатории БНО ИЯИ РАН и в подземной (2400 м в.э.) лаборатории Канфранк (Испания).  В результате получены новые области исключения для сечений взаимодействия WIMP с ядрами мишени-детектора и их масс для случая спин-независимого взаимодействия. Эти новые ограничения, полученные из реальных спектров без какого-либо вычитания расчетных фоновых вкладов, исключили из рассмотрения верхнюю часть области положительного эффекта DAMA. Проводимый анализ накопленных данных направлен на изучение фоновых составляющих в экспериментальных спектрах. Показано, что вклады от распадов Th-232, U-238, K-40, Pb210, Rn-222, Co-60 и вклад от двухнейтринного  двойного бета распада Ge-76 почти полностью объясняют  поведение спектра в интервале энергий выше 12 кэВ, но не дают основного вклада в спектр ниже 12 кэВ. Был проведен учет вклада от космогенных изотопов  Zn-65, Ge-68, H-3, в результате показано, что основной вклад в область энергий от 4 до 10 кэВ может давать распад космогенного трития (Q=18.6 keV, T1/2=12.3 y ) и  сделаны оценки возможного числа фоновых событий от трития. Сделан вывод, что с учетом всех фоновых вкладов кроме трития результаты эксперимента IGEX-DM исключают более 80% области DAMA эффекта, а с учетом даже небольшого вклада трития – должны полностью исключить DAMA эффект. Результаты поиска неупругого взаимодействия  WIMPs с возбуждением низколежащих уровней ядра 73Ge являются сегодня единственными в мире.

Основные результаты опубликованы в:
1)  F.T.Avignone, R.L.Brodzinski, A.A.Klimenko et al., Results of the Pilot Experiment to Search for Inelastic Interactions of WIMPS with 73 Ge, Ядерная Физика, Vol. 63,   No. 7, 2000, 1337-1340
2) 1. C.E.Aalseth, F.T.Avignone, et al., New Results of the WIMP Search with the First IGEX  Ge  Detectors, Ядерная Физика (Yadern. Fizika), Vol. 63,   No. 7, 2000, 1341-1344.
3) A. Morales, C.E. Aalseth, et al. ,  Improved constraints on WIMPs from the International
    Germanium Experiment IGEX, Phys. Lett. B 532 (2002) 8-14; 

2. - число публикаций
Число публикаций по теме в престижных, рецензируемых, международных и российских научных журналах – 7;
Общее число публикаций по теме – 16;

a) публикация в реферируемом международном журнале

 1. A.Morales , C.E.Aalseth et al.,“New constraints on WIMPS from the Canfranc IGEX dark matter search“,
      Phys. Lett. B 489 (2000) 268-272.
 полное число соавторов - 25, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, , S.I. Vasiliev;
2.	I.G. Irastorza, A. Morales, et al. ,  Present status of IGEX dark matter search at Canfranc
Underground Laboratory,
   Nucl. Phys. B, 110 (2002) 55-57.
полное число соавторов - 22, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov,
 	S.I. Vasiliev;

3.	A. Morales, C.E. Aalseth, et al. ,  Improved constraints on WIMPs from the International
      Germanium Experiment IGEX,
           Phys. Lett. B 532 (2002) 8-14.
полное число соавторов - 22, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov,
 	S.I. Vasiliev;

4. A.A.Klimenko, S.B.Osetrov, A.A.Smolnikov, V.I.Tretyak,S.I.Vasilyev, Yu.G.Zdesenko,
      Experimental limit on the charge non-conserving  decay of Ge-73,
      Physics Letters B 535 (2002) 77-84.
полное число соавторов - 6, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov,
 	S.I. Vasiliev;

b) публикация в реферируемом российском журнале

1. C.E.Aalseth, F.T.Avignone, et al., “New Results of the WIMP Search with the First IGEX  Ge  Detectors“, Ядерная Физика (Yadern. Fizika), Vol. 63,   No. 7, 2000, 1341-1344.
полное число соавторов - 25, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, , S.I. Vasiliev;

2. F.T.Avignone, R.L.Brodzinski, A.A.Klimenko et al., “Results of the Pilot Experiment to Search for Inelastic Interactions of WIMPS with 73 Ge“, Ядерная Физика (Yadern. Fizika), Vol. 63,   No. 7, 2000, 1337-1340.
полное число соавторов - 8, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, , S.I. Vasiliev;

3. A.A.Smolnikov, Dark matter in the Universe, in: "RUSSIAN SCIENCE AT THE DAWN
 OF THE CENTURY", Ed. V.P.Skulachev, Scientific World, M., 2001, 118-133.
полное число соавторов - 1, соавторы из ИЯИ РАН –A.A.Smolnikov;

e) публикация в трудах международной конференции

1. А.А.Смольников, Темная Материя во Вселенной, Труды международной 
       молодежной      школы по Неускорительной Физике Высоких Энергий 
       (БМШ ЭТФ - 2000), Нальчик (2000) 117-139.
полное число соавторов - 1, соавторы из ИЯИ РАН –A.A.Smolnikov;

2.  G. Irastorza, A. Morales et al., Status of IGEX dark matter search at Canfranc Underground Laboratory
Talk given at 4th International Workshop on the Identification of Dark Matter, York, September 2002
полное число соавторов - 23, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, 
S.I. Vasiliev;

3.	S. Cebrian ,C.E.Aalseth, et al., The neutron background and its contribution to the IGEX Dark 
Matter experiment, Proceed. of TAUP2003, Seattle, September 2003.
полное число соавторов - 24, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, 
S.I. Vasiliev;

4.  S. Cebrian ,C.E.Aalseth, et al., Status of Dark Matter search in the IGEX-DM experimen,
 Proceed. of TAUP2003, Seattle, September 2003.
полное число соавторов - 24, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, 
S.I. Vasiliev;

h) публикация в международном электронном архиве препринтов

1. I.G. Irastorza, A. Morales, et al., Recent results from the dark matter search with germanium detectors, hep-ex/0011318, (2000)
полное число соавторов - 23, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, , S.I. Vasiliev;

2. I.G. Irastorza, A. Morales, et al., Present status of IGEX dark matter search at Canfranc
 Underground Laboratory, hep-ex/0111073, (2001)
полное число соавторов - 22, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, , S.I. Vasiliev;

3. A. Morales, C.E. Aalseth, et al. ,  Improved constraints on WIMPs from the International
      Germanium Experiment IGEX,  hep-ex/0110061 ,(2001)
полное число соавторов - 22, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov,
 	S.I. Vasiliev;

4. G. Irastorza, A. Morales et al., Status of IGEX dark matter search at Canfranc 
Underground Laboratory, astro-ph/0211535 (2002).
полное число соавторов - 23, соавторы из ИЯИ РАН – A.A. Klimenko, S.B. Osetrov, A.A. Smolnikov, 
S.I. Vasiliev;

g) публикация в других журналах, сборниках и др.

А.А.Смольников, Темная Материя во Вселенной, ж-л Природа, РАН, Москва,
        7 (2001) 10-19.
полное число соавторов - 1, соавторы из ИЯИ РАН –A.A.Smolnikov;

	2000	2001	2002	2003	2004	
Число публикаций в категориях a) – d)	3	1	3			
Число публикаций в категориях a) – f)	4	1	4	2		
Число научных сотрудников	3	3	3	3	3	
Статистика1	1	0,3	1			
Статистика2	0,18	0,3	0,22			
Статистика3	0,76	0,3	0,96			
Статистика4	1,08	0,64	1,0	0,13		

3. - оснащённость современным научным оборудованием

Эксперимент оснащен современным электронным и компьютерным оборудованием для набора данных и обработки результатов.

4. - наличие уникальных установок
Эксперимент проводится глубоко под землей в подземной низкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной  обсерватории и в подземной лаборатории Канфранк (Испания) одновременно на нескольких полупроводниковых германиевых детекторах с различным содержанием изотопов Ge-76 и Ge-73. Важной отличительной чертой  является возможность проверки корреляции по времени событий, которые одновременно  набираются на одинаковых детекторах в двух различных подземных лабораториях. Основная часть эксперимента поводится в подземной низкофоновой лаборатории БНО, стены которой изготовлены из низкорадиоактивного бетона (50 см), ультраосновной породы дунит (50 см) и 8 мм стали. За счет таких стен поток гамма-квантов от окружающих скальных пород снижен примерно в 200 раз, а поток космических лучей снижен в 2000. Однако для поиска частиц ТМ необходимо иметь собственный фон установки порядка 0.1 отсчета в день на 1 кг детектора-мишени при  пороге регистрации порядка 1 кэВ. Поэтому детектирующая система из Ge детекторов дополнительно окружена <пассивной> и <активной> защитами. Пассивная защита, общим весом около 7 тонн, собрана из низкорадиоактивных материалов (свинец, медь,  борированный полиэтилен). Активная защита представляет из себя массивные сцинтилляционные детекторы, с большой эффективностью регистрирующие мюоны космических лучей. Развитая в лаборатории методика проведения измерений и  обработки данных позволяет существенно увеличить чувствительность по поиску суточных и годовых модуляций потока WIMP. К данному моменту практически готова к эксплуатации новая низкофоновая лаборатория, расположенная на глубине 4800 м в.э., на сегодняшний день - это самая глубокая в мире  специально оборудованная низкофоновая лаборатория, в которой  планируется проводить дальнейшие этапы работ по данной теме. В распоряжении БНО ИЯИ РАН также имеются уникальные низкотемпературные детекторы из обогащенных Ge-73 и Ge-76, которые планируется использовать на следующих этапах исследований по данной теме.

5. - участие в международных научных проектах

Работы по данной теме с 1994 по 2004 г.г. проводились в рамках международной  (Россия, США, Испания) коллаборации IGEX–DM (International Germanium Experiment – Dark Matter). Начиная с 2004 г. работы по данной теме продолжаются в рамках новой международных   коллабораций GERDA (Россия, Франция,Германия, Италия, Бельгия, Польша) и EDELWEISS-2 (Россия, Франция,Германия). 
Адрес интернет-страницы международного проекта GERDA  http://www.mpi-hd.mpg.de/ge76/home.html
Адрес интернет-страницы международного проекта EDELWEISS-2  http://edelweiss.in2p3.fr/
6. - кадровый и возрастной состав

a) научные сотрудники
1. Смольников Анатолий Алексеевич, 12.12.1950, должность: в.н.с., научное звание: с.н.с., 
научная степень: к.ф.м.н.;
2. Клименко Александр Адольфович, 16.07.1953, должность: с.н.с., научная степень: к.ф.м.н.;
3. Васильев Сергей Иванович, 25.02.1959, должность: с.н.с., научная степень: к.ф.м.н.;

c) инженерно-технические сотрудники, способствующие проведению научных исследований
4. Калошина Елена Павловна, 24.05.1970, должность: ст.техник.

Категория	До 35 лет	До 50 лет	До 60 лет	Старше 60 лет	
a)		1	2		
b)					
c)	1				

9. - участие в грантах
грант РФФИ № 01-02-17614, Поиски небарионной Темной Материи по упругому и неупругому рассеянию и годовым модуляциям , 2001- 2003, руководитель - Смольников А.А.

13. – что ещё особо важного считаете целесообразным сообщить.
	Опыт, приобретенный группой БНО в ходе выполнения экспериментальных исследований по данной теме, в частности,  по исследованию неупругого взаимодействия  WIMPs с возбуждением низколежащих уровней ядра 73Ge, а также по измерению  и оценке вклада от фона быстрых нейтронов на большой глубине, послужил основой для приглашения группы БНО ИЯИ РАН участвовать с 2004 г. в  новом международном эксперименте  EDELWEISS-2 (Франция, Германия, Россия,). На втором этапе этого эксперимента планируется использовать уникальные низкотемпературные детекторы из обогащенных Ge-73 и Ge-76, имеющиеся в ИЯИ РАН.