UNIVERSITATEA DIN BUCUREŞTI

Facultatea de Fizică

Şcoala Doctorală de Fizică

Ionel LAZANU

______________________________________________________________________

Contribuţii la fizica interacţiilor particulelor şi

astroparticulelor ȋn materiale de interes pentru detectori

care opereazǎ ȋn condiţii la frontierǎ ______________________________________________________________________

Teză de abilitare

Rezumat

Bucureşti, 2018

2

3

Partea întâi: Principalele rezultate obţinute în activitatea de

cercetare

Preambul

Prima parte a tezei prezintǎ o sintezǎ a rezultatelor ṣtiintifice obţinute ȋn perioada de dupǎ

acordarea titlului de Doctor ȋn Fizicǎ pânǎ în prezent.

Cercetǎrile mele s-au focalizat asupra interacţiilor diferitelor tipuri de particule ȋn materiale, fie la

generaţia prezentǎ şi viitoare de acceleratori cu fascicule incrucisate (collidere), când se produce un

numar foarte mare de interacţii, fie la frontiera proceselor rare induse de neutrini sau de particule

ipotetice prezise de Modelul Standard al fizicii particulelor.

În fizica proceselor care au loc la acceleratorii cu fascicule încrucisate, o componentǎ importantǎ a

programului de explorare a forţelor şi particulelor necunoscute din naturǎ este accesul direct la

particule şi interacţii noi. În viitorul apropiat, LHC va fi „upgradat” în energie şi luminozitate pentru a

explora mai departe fizica asociatǎ cu scala de energie din domeniul TeV. Se sperǎ cǎ acest domeniu

energetic va permite, printre altele, elucidarea completǎ a mecanismului de rupere a simetriei

electroslabe.

Aceste dezvoltǎri ale acceleratoarelor necesitǎ apariţia unei noi generaţii de detectori, care trebuie

construiţi din materiale mai rezistente la radiaţie pentru a face faţǎ un timp lung la câmpuri complexe

şi intense de hadroni, şi în acelasi timp sǎ fie capabili sǎ realizeze o bunǎ urmǎrire spaţială şi

temporală a acestora şi de identificare.

Noua generaţie de experimente cu neutrini va combina fascicule de neutrini de mare intensitate,

detectori de volum mare situaţi în subteran şi distante mari între sursă şi detector (2300 km în

propunerea iniţială ȋn experimentul LAGUNA-LBNO, 1300 km în varianta actuală, DUNE), care sǎ

permitǎ mǎsurari precise ale oscilaţiilor neutrinilor. Experimentul menţionat va permite de asemenea

investigarea dezintegrǎrii protonului, studii cu neutrini proveniti din explozia supernovelor, ca şi studii

legate de materia întunecatǎ. Tehnologia Ar lichid (LAr) operând cu două faze, propusǎ în acest

experiment, este o solutie constructivǎ foarte inovativǎ, care a devenit posibilǎ dupǎ clarificarea unor

aspecte privitoare la comportarea gazelor nobile în stare lichidǎ şi gazoasǎ. Complementaritatea cu

tehnologia scintilatorilor lichizi, cum este detectorul LENA deschide posibilitatea investigǎrii

oscilaţiilor neutrinilor şi pentru distanţe scurte şi foarte scurte. Astfel, în acord cu Strategia CERN şi

Strategia Europeanǎ pentru Fizica Particulelor din 2013, s-a realizat o „Platforma pentru Neutrini” la

CERN, care este o structurǎ capabilǎ sǎ focalizeze eforturile comunitǎţii stiintifice din fizica

neutrinilor, într-un efort coerent. In urma negocierilor, au fost unificate diferite optiuni stiinţifice

propuse într-un proiect unic care va fi localizat în SUA, şi va integra şi optiunea LAGUNA-

LBNO/WA105. Proiectul se numeste DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment)

[http://www.dunescience.org] şi va consta în doi detectori de neutrini, plasaţi într-un fascicul intens de

neutrini. Un detector va înregistra interacţiile în apropierea sursei, la Laboratorul National Fermi din

Batavia, Illinois. Celǎlalt detector, mult mai mare, va fi instalat la Laboratorul Subteran Sanford, la o

adancime mai mare de 1 km, în Lead, South Dakota, la aproximativ 1300 kilometers de sursǎ, operând

ȋn tehnologia de argon lichid (o singură fază şi două faze). Datele colectate de prototipul WA105 în

Aria de Nord a CERN folosind fascicule de particule încǎrcate (0.5-20 GeV/c) va permite calibrarea

detectorului şi va studia algoritmi de reconstrucţie a evenimentelor înregistrate. Scopul final este de a

http://www.dunescience.org/

4

furniza tehnologia pentru module de detecţie uriase, la ȋnceput de 10 kt, care sa fie montate în locaţia

experimentului.

O direcţie distinctǎ de investigare pentru detecţia neutrinilor atmosferici pe care am investigat-o se

bazeazǎ pe efectul Askaryan (radiaţie coerentă în domeniul radio) produs în structuri cristaline, în

particular în roci de sare sau în gheatǎ. In prezent, tehnologia este în stadiu de cercetare-dezvoltare, şi

probabil cǎ mai sunt necesari câtiva ani pentru ca ea sa devinǎ o soluţie de detectie maturǎ.

Caracterizarea experimentalǎ a interacţiilor materiei întunecate cu materia obisnuitǎ necesitǎ

tehnici experimentale ambitioase de detecţie directǎ şi detectori extrem de sensibili. Este obligatorie

gǎsirea unor noi materiale, tehnologii şi idei de proiectare a sistemului de detecţie pentru creṣterea

sensibilitǎţii. Domeniul este extrem de competitiv, cu evoluţie rapidǎ şi cu potenţial de descoperire

extraordinar. Cǎutarile includ WIMP-uri şi axioni.

La aceastǎ frontierǎ, trebuie sǎ se obţinǎ rezultate precise folosind procese foarte rare. Tehnologiile

capabile sǎ opereze în apropierea temperaturii de zero absolut ca şi existenţa unui fond de

radioactivitate foarte scăzut par sǎ fie în mǎsurǎ sǎ furnizeze o soluţie.

Sunt discutate şi studiile referitoare la interpretarea unor stǎri hadronice exotice.

1. Degradarea de volum a materialelor pentru detectori care opereaza în câmpuri complexe de radiaţie

Acest domeniu de cercetare acoperǎ mai multe direcţii de studii experimentale şi fenomenologice

legate de degradarea la iradiere a materialelor semiconductoare şi a altor materiale de interes pentru

detectori şi pentru electronica asociatǎ.

In semiconductori monocristalini, defectele primare de iradiere, vacanţele şi interstiţialii, sunt

foarte mobile şi interacţioneazǎ atât între ele, cât şi cu impuritatile pre-existente în reţeaua cristalinǎ a

materialului gazdǎ. Astfel, o parte dintre defectele cristaline se anihileazǎ reciproc, altǎ parte formeazǎ

„defecte complexe” cu impuritaţile care au nivele electronice adânci în banda interzisǎ, afectând

parametrii de dispozitiv ai detectorului. Se înregistreazǎ astfel creṣterea curentului invers al

joncţiunilor p-n alimentate invers, creṣterea recombinǎrii în joncţiuni alimentate direct, creṣterea

concentraţiei efective de purtǎtori în regiunea sǎrǎcită de purtatori mobili, modificarea probabilitǎtilor

de capturǎ pentru electroni şi goluri. Toate aceste efecte sunt cumulative. Aceste efecte depind de

diversi factori, cum ar fi: energia de prag de deplasare, rata de generare a defectelor primare, tipul şi

concentratiile impuritǎtilor preexistente în reţeaua cristalinǎ, temperatura.

Cel mai general formalism care descrie partiţionarea energiei unei particule incidente într-un solid

cristalin a fost dezvoltat de Lindhard şi colaboratorii [1]. Se calculeazǎ valori medii ale energiei

transferate atomilor de recul şi respectiv sistemului electronic, folosind o serie de aproximaţii. Se

considerǎ cǎ interacţia dintre particula incidentǎ şi ţinta solidǎ are loc astfel [2]: particula, mai grea

decât electronul, având sau nu sarcinǎ electricǎ, interacţioneazǎ cu electronii şi cu nucleele reţelei.

Particula pierde astfel energie în procese care depind de natura sa şi de energie. Ionizarea este

rezultatul interacţiei particulei cu electronii, pe când interacţia cu nucleele conduce în special la

producerea de defecte.

Formalismul dezvoltat de Lindhard şi colaboratori conduce la formularea unei ecuatii integro-

diferentiale pentru energia depusǎ în procese de ionizare (şi corespunzator în deplasǎri atomice) ca

functie de energia cinetică a particulei incidente şi rezolvarea este posibilǎ într-o serie de ipoteze

simplificatoare.

5

1.1. Contributii analitice la teoria Lindhard

Primul pas în estimarea degradǎrii de volum este calcularea degradării produse de deplasarile

atomice din reţea, fǎrǎ a ţine seama de interacţiile dintre defectele primare şi cele cu impuritǎţile (Non

Ionizing Energy Loss - NIEL). NIEL reprezintǎ rata de pierdere a energiei în procese neionizante de

cǎtre particula incidentǎ, pe unitatea de parcurs [3] şi reprezintǎ analogul transferului liniar de energie

(LET) pentru procesele de ionizare. Aceastǎ mǎrime nu este însǎ mǎsurabilǎ. Rata de generare a

defectelor primare se scaleazǎ cu NIEL.:

𝐺𝑅 = 𝑛𝐴

𝑁𝐴

1

2𝐸𝑑(𝑁𝐼𝐸𝐿)∅

unde: n – densitatea atomicǎ a ţintei, A – numarul de masǎ al ţintei, NA – numărul lui Avogadro, Ed –

pragul de energie de deplasare, ∅ – fluxul de particule.

În pasul al doilea, defectele primare, având mobilitate mare, interacţioneazǎ între ele sau cu atomii

de impuritate din material evoluând într-un mod complicat spre o stare „stabilǎ” de degradare. Aceste

fenomeme sunt asociate cu annealing-ul. Astfel, o posibilǎ scalare a degradarii produse de iradiere

trebuie sǎ ţinǎ seama atât de GR, adicǎ de NIEL, cât şi de evoluţia defectelor primare.

Formula analiticǎ aproximativǎ pentru NIEL corespunzǎtor unei particule cu numerele de sarcinǎ şi

de masǎ Zp şi Ap într-un material a fost dedusǎ explicit în Ref. [2] şi [4].

In perioada în care au fost publicate aceste lucrǎri, diferite grupuri încercau sǎ arate cǎ modificarea

proprietǎţilor electrice ale dispozitivelor semiconductoare, inclusiv a detectorilor cu joncţiune p-n, este

proportionalǎ cu NIEL [5]. Au fost propuse diferite moduri de scalare a datelor experimentale cu

NIEL, ţinând seama de condiţiile de iradiere, de câmpurile de radiaţie, de materiale. Aceastǎ scalare nu

este însǎ posibilǎ, pe de o parte datoritǎ fenomenelor de annealing (asa cum am aratat anterior), pe de

altǎ parte datoritǎ faptului ca ţintele nu sunt întotdeauna materiale unicomponente.

Autorul şi colaboratorii au propus o soluţie, prin introducerea unei noi mǎrimi fizice care sǎ

caracterizeze cantitativ degradarea şi care este concentraţia de defecte primare pe unitatea de fluenta

de iradiere (CPD) – Ref. [6, 7].

Conceptul de concentraţie de defecte primare este mai general decât NIEL. Astfel, CPD permite

compararea efectelor produse de aceiaşi particulǎ în diferite materiale, pe când NIEL este folosit mai

ales în compararea efectelor produse în acelaşi material de diferite particule.

1.2. Studii experimentale de degradare a detectorilor de siliciu la iradierea cu neutroni

la facilitatea VVRS a reactorului de la Mǎgurele

Dupa 1993 am participat la un program comun NIPNE-HH – Universitatea din Bucureşti pentru

studiul detectorilor de siliciu şi a materialelor de interes pentru LHC. Rezultatele sunt publicate în Ref.

[8, 9, 10].

1.3. Predicţii asupra modificǎrilor în timp ale proprietǎţilor fizice ale materialelor şi ale

parametrilor detectorilor care opereazǎ în câmpurile produse de LHC, SLHC şi VLHC

Multe dintre articolele publicate de autor în aceastǎ tematicǎ acoperǎ intervalul de timp dintre 1995

şi 2007, adicǎ inaintea momentului în care LHC a început sǎ opereze. Astfel, toate predicţiile de

degradare de volum a detectorilor se referǎ la parametrii planificaţi ai LHC.

Pânǎ în momentul de faţǎ, unii dintre parametri nu au fost încǎ atinsi, astfel încât predicţiile nu pot

fi comparate cu date experimentale nici în prezent. Simulările şi predicţiile publicate în articole au fost

făcute în diferite scenarii legate de parametrii acceleratorului şi regimului de operare.

6

1.3.3 Efecte la nivel de detector: curentul invers şi concentratia efectivă de purtători în regiunea

de sarcină spaţială a detectorilor cu joncţiune p-n

Aşa cum am arǎtat anterior, în urma iradierii se formeazǎ defecte cu nivele adânci în banda interzisǎ a

siliciului. Efectele prezenţei acestora în detector sunt: modificarea tensiunii de sǎrǎcire, creṣterea

curentului invers, modificarea distribuţiei câmpului electric în detectorul cu joncţiune p-n, modificarea

eficienţei de colectare a sarcinii, ca şi contribuţia capacitǎţii joncţiunii la zgmot.

In modelele dezvoltate ȋmpreunǎ cu colaboratorii, am luat în consideraţie prezenţa urmǎtoarelor

defecte în siliciu iradiat: V2, VP, CiOi, CiCs. Pentru modificarea curentului invers şi a concentraţiei

efective de purtǎtori în regiunea de sarcinǎ spaţialǎ a joncţiunii p-n sunt responsabile nivelele cele mai

adânci, din apropierea nivelului intrinsec, şi anume nivelul cel mai adanc al V2 şi nivelele VP şi CiOi,

precum şi nivelul de la Ec − 0.52 eV, atribuit de noi defectului V2O. Curentul invers a fost evaluat în

cadrul modelului Shockley-Read-Hall simplificat. În ceea ce priveşte modificǎrile Neff, am gǎsit că un

conţinut de oxigen mai mare în monocristalul de Si FZ produce întârzierea inversiei. La timpi mai

lungi de iradiere continuǎ, materialul FZ se dovedeste superior celui DOFZ. În primul caz, creṣterea

lui Neff este limitată la 4 × 1013

cm−3

, pe când în DOFZ nu apare o asemenea limitare. Aceiaşi întârziere

a inversiei a fost gǎsitǎ şi în Cz-Si cu un conţinut mai mare de oxigen.

Fenomenele de capturǎ şi reemisie a purtǎtorilor de sarcinǎ pe nivele de defecte sunt responsabile

şi de scǎderea eficienţei de colectare a sarcinii (CCE): dacǎ purtătorul de sarcinǎ produs de radiaţia

ionizantǎ, capturat pe un nivel adânc este reemis la un moment de timp mult ulterior timpului maxim

de colectare, el se considerǎ pierdut. Aceste fenomene pot fi o limitare tehnologicǎ importantǎ pentru

separǎri temporale între pulsuri de ordinul 12.5 ÷ 18 ns.

1.3.4 Studii de degradare pentru materiale şi proiectile diferite

Studiile ȋntreprinse privesc diamantul, SiC şi semiconductori din familia AIII

BV (GaP, GaAs, InP,

InAs, InSb). Rezultatele au fost publicate într-o serie de articole – Ref. [11, 12, 13, 14].

1.4. Un nou tip de defect primar în Si - SiFFCD (Fourfolded Coordinated Silicon Defect)

Tematica a fost investigatǎ şi dezvoltatǎ în Ref. [15, 16, 17].

Vacanţa şi interstiţialul sunt, prin natura lor cele mai simple defecte produse termic sau prin iradiere

cu particule energetice. La echilibru termic, la temperatura camerei, concentraţiile de vacanţe şi de

interstiţiali sunt mici, pentru cǎ energiile lor de formare sunt de ordinul câtorva eV. Stabilitatea reţelei

cristaline a Si provine din faptul că fiecare atom de Si are cei 4 electroni de valentǎ în 4 legaturi

covalente cu vecinii. Producerea de defecte primare sau iradierea distrug coordinarea de ordin 4.

Goedecker şi colaboratorii au prezis [18] existenţa unui nou tip de defect primar, de tip pseudo-

vacanţa, şi anume SiFFCD (Fourfolded Coordinated Silicon Defect). Defectul se obţine prin deplasarea

atomilor din pozitiile initiale, fǎrǎ ruperea legǎturilor între ionii plasaţi în noduri. Energiile de formare

sunt 2.45eV ( p-Si), 2.42eV (intrinsec), 2.39eV (n-Si), toate mai mici decât energia de producere a

unei vacanţe normale. Fedina şi colaboratorii au arătat cǎ în urma iradierii HRTEM in situ se pune în

evidenţǎ existenţa SiFFCD [19], asociat defectului {113}.

Noi am presupus ca defectul SiFFCD se produce la iradiere, simultan cu vacanţa clasicǎ, cu o

concentraţie necunoscută ce trebuie determinatǎ; el este introdus uniform în volumul probei. Reacţia

de producere a defectelor primare se scrie:

𝑆𝑖𝐺𝑖𝑟𝑟→ (𝑉 + 𝑆𝑖𝐹𝐹𝐶𝐷) + 𝐼

7

ȋn care defectele primare sunt create cu o ratǎ care este suma contribuţiilor generǎrii termice şi prin

iradiere. La rândul său, rata de generare a defectelor la iradiere este 𝐺𝑖𝑟𝑟 = ∫𝐶𝑃𝐷(𝐸)𝜙(𝐸)𝑑𝐸 .

Dependenţa de energie a CPD produse de diferite particule incidente este cea discutatǎ anterior. Am

calculat dependenţa de timpul dupǎ iradiere a constantei de degradare a curentului invers şi a Neff la

temperatura camerei, pentru iradiere cu electroni de energie cineticǎ 800 MeV, protoni de impuls 24

GeV/c, pioni pozitivi şi negativi de 350 MeV/c şi neutroni, şi le-am comparat cu datele experimentale.

Am arǎtat cǎ putem reproduce toate datele cu un singur set de parametri pentru defectul SiFFCD, şi

anume: concentraţia SiFFCD este aproximativ 10% din concentraţia tuturor vacanţelor produse pe act de

interacţie, defectul are un nivel energetic adânc situat la Ec – (0.46 ÷ 0.48) eV, o secţiune de capturǎ de

ordinul (5·÷10)×10-15

cm2 şi un raport σp/ σn = 1 ÷ 5.

2. Contribuţii la efectul Luke-Neganov pentru detectori bolometrici folosiţi în experimente de cǎutare a WIMP

Prezentarea din aceast capitol se face folosind rezultatele publicate în Ref. [20] şi [21].

În detectorii criogenici un eveniment este identificat folosind douǎ semnǎturi. Prima este semnalul

de ionizare, corespunzǎtor colectǎrii la electrozi a perechilor electron-gol create în procesul de

pierdere a energiei. Cea de-a doua este semnalul de cǎldurǎ (sau fononi), ȋnregistrat de un senzor

termic (de Si sau Ge) în contact cu materialul cristalin în care are loc interacţia. Mǎsurarea simultanǎ a

douǎ semnale reprezintǎ o metoda eficientă de discriminare a fondului datorat reculilor electronici. În

cazul reculilor electronici toatǎ energia reculuilui este folositǎ în crearea de perechi electron-gol.

Efectul Luke-Neganov [22, 23, 24] constǎ în mǎrirea cantitǎţii de cǎldura depusǎ de cǎtre o

particulǎ ionizantǎ atunci când detectorului, folosit ca bolometru, i se aplicǎ o tensiune. Fenomenul

este produs prin driftul perechilor electron-gol în câmpul electric aplicat datorita cǎldurii disipate în

substrat.

Contribuţia mea în acesta tematicǎ constǎ în considerarea defectelor produse de iradiere la acest

efect. Asadar, o parte a energiei depuse în material de cǎtre particula incidentǎ este folositǎ pentru

formarea defectelor. Conservarea energiei se scrie:

𝐸 = 𝐸𝐻 (1 +𝑒𝑉

𝜀) − 𝐸𝐼

𝑒𝑉

𝜀+ 𝐸𝐷 (1 +

𝑒𝑉

𝜀)

Formula de mai sus reprezintă forma extinsă a efectului Luke-Neganov. Ultimul termen este

asociat formării defectelor de deplasare. Rezultatele de mai sus au fost confirmate de colaborarea

SuperCDMS în Ref. [25] şi [26].

3. Contribuţia fenomenelor tranzitorii la partiţionarea Lindhard a energiei pentru interacţia particulor încǎrcate grele cu materia

Procesele termice tranzitorii care au loc dupǎ iradierea cu particule grele (şi de asemenea dupǎ

iradierea cu laseri cu lungimea pulsului de ordinul femtosecundei) se datoreazǎ depunerii unei cantitati

apreciabile de energie într-un volum foarte mic de material, într-un interval de timp extrem de scurt.

Rǎspândirea acestei energii în material poate fi modelatǎ pe baza mecanismelor de cuplare a

excitaţiilor electronice cu degradarea produsǎ la nivelul reţelei. În modelul de „spike termic” existǎ

douǎ subsisteme, sistemul electronic şi sistemul reţelei, cuplate prin intermediul interacţiei electron-

fonon. Modelul de spike termic a fost dezvoltat initial pentru ioni grei rapizi, la care pierderea de

8

energie prin ionizare este mult mai mare faţă de cea transferată reţelei. Difuzia cǎldurii în cele douǎ

subsisteme este descrisǎ prin ecuatia cǎldurii, cu sursa datǎ de un termen A(r,t), legat de pierderea de

energie prin ionizare. Transferul de energie a fost pus în evidenţa experimental prin crearea de defecte

în reţeaua cristalinǎ a materialului iradiat cu ioni grei rapizi [27].

Contribuţia mea în domeniu constǎ în extinderea şi dezvoltarea modelului pentru regimul în care

pierderile de energie nucleare şi prin ionizare sunt comparabile [28], sau în care pierderea de energie

nucleară este preponderentă. Sistemele electronic şi atomic au temperaturi diferite Te (temperatura

electronică) şi Ta (temperatura atomică) şi sunt cuplate printr-un termen care este o mǎsurǎ a

schimbului de energie, 𝑔(𝑇𝑒𝑝− 𝑇𝑎

𝑝), cu p = 1 la temperatura camerei şi valori diferite în alte domenii

de temperaturi.

3.1 Modelarea proceselor tranzitorii produse la iradierea cu ioni grei

În modelul analitic pe care l-am dezvoltat în lucrarea [29], spike-ul este descris matematic folosind

ecuaţia omogenǎ a cǎldurii, cu condiţia de normare datǎ de conservarea energiei. Această aproximaţie

este valabilǎ în situaţia în care mediul poate fi tratat ca un continuu, adicǎ lungimea de difuzie este

mare faţǎ de distanţele atomice.

Dacǎ energia este depusǎ de-a lungul traiectoriei particulei în mod uniform, atunci se poate folosi

aproximaţia simetriei cilindrice. În cazul interacţiilor punctuale, separate atât spatial cât şi temporal,

simetria sfericǎ este cea mai adecvatǎ. Clasa de materiale la care se poate aplica modelul analitic

acoperǎ izolatori cum sunt sticlele şi materialele amorfe în tot domeniul de temperaturǎ. Pentru

semiconductorii uzuali, ca Si şi Ge, sau pentru diamant, modelul este aplicabil pe domenii restrânse de

temperaturǎ, la temperaturi foarte joase şi foarte înalte. Spike-ul cu simetrie cilindricǎ este potrivit de

exemplu pentru ioni grei (şi particule de tip WIMP) în diamant.

Modelul simplificat dǎ o bunǎ aproximaţie a distributiei spaţiale a temperaturii, iar rezultatele sunt

de interes pentru detectorii bolometrici.

3.2 Gaze nobile solide ca materiale pentru detecţia Materiei Întunecate

Aceasta secţiune se bazeazǎ în special pe rezultatele raportate în Ref. [30].

Gazele nobile solide combinǎ proprietǎţi care le fac atractive ca mediu de detecţie: caracteristici de

scintilaţie bune, transparenţǎ pentru lumina pe care o emit, randament de ionizare bun. În fazǎ solidǎ

sunt dense, relativ ieftine şi pot fi produse ca detectori omogeni de volum mare. Fiind elemente cu

pǎturi electronice complete, ele sunt cele mai simple solide, având cele mai mici energii de legǎturǎ

între atomi în reţeaua cristalinǎ. Investigarea proprietǎţilor acestora în scopul folosirii ca detectori are

o istorie lungǎ, începutǎ în anii ’60 ai secolului trecut, şi reluatǎ de curând în experimente legate de

detecţia materiei întunecate (DM) la Fermilab.

Am investigat la nivel teoretic efectele termice tranzitorii induse de energia depusǎ de proiectile în

gazele nobile solide Ar, Xe şi Kr, în ideea folosirii acestor materiale pentru detecţia directă a WIMP.

Am luat în consideraţie pierderile de energie nuclearǎ şi prin ionizare, ca şi scintilaţia. Am considerat

de asemenea posibilitatea inducerii unor tranziţii de fazǎ.

Prezint în Figura 3.2_1 dezvoltarea spike-ului termic în cele douǎ subsisteme (electronic şi atomic)

ale Ar şi Xe, particula incidentǎ fiind un recul propriu al materialului gazdǎ, de energie cinetică de 20

keV, rezultat din interacţia ipoteticǎ a WIMP în Ar şi respectiv în Xe. Rezultatele pun în evidenţǎ

comportǎrile complet diferite ale subsistemelor celor douǎ materiale de interes.

9

Ar

Xe

Figura 3.2_1. Dezvoltarea în timp şi spatiu a regiunilor încǎlzite în sistemul atomic (stanga) şi electronic

(dreapta) - vezi Ref. [30].

3.3 Explicaţia rezultatelor experimentale pentru partiţionarea energiei în Si şi Ge la energii foarte mici

Contribuţia autorului în aceastǎ tematicǎ constǎ în includerea în partiţionarea energiei, a energiei

schimbate între sistemul electronilor şi al atomilor, aceasta datorându-se cuplării celor douǎ sisteme în

solid. Acest transfer se poate desfǎsura în ambele direcţii, producând o redistribuire a energiei cedate

ţintei.

O problemǎ majorǎ în domeniul energiilor mici este faptul cǎ puterea de stopare nuclearǎ bazatǎ pe

potenţialul Thomas-Fermi este supraestimatǎ [31]. Tilinin [32] a arǎtat cǎ la energii mici puterea de

stopare electronicǎ scade mai rapid decât radical din energie, iar Arista şi colab. au pus în evidenţǎ

dependenţa puterii de stopare electronice de parametrul de impact [33].

Evaluarea energiei transferate în timpul proceselor tranzitorii conduce, pentru Ge, la rezultatele

prezentate în Fig. 3.3_1. Limita superioarǎ a regiunii haşurate corespunde la transfer de la subsistemul

nuclear la cel electronic, proces care are loc la temperaturi foarte scǎzute şi care este maxim pentru

reculi de 6 keV. Limita de jos corespunde la T > 50K, adicǎ la platoul atins în dEex/dx pentru T>50 K.

Calcule similare au fost facute pentru Si, iar rezultatele sunt prezentate în Fig. 3.3_2.

Figura 3.3_1. Dependenta de energia reculului a

partiţionarii energiei în Ge, dupa Ref. [34]

Figura 3.3_2. Dependenta de energia reculului a

partiţionarii energiei în Si, dupa Ref. [34]

100

101

102

103

1

Eio

niz/E

R

Chasman 1965

Sattler 1966 77K

Chasman, 1968

Jones, 1972

Shutt 1992 25 mK

Messous 1995

Baudis 1998

Simon 2003

Barbeau 2007

CDMS 2011

TEXONO 2010

k=0.1577

Recoil Energy [keV]

Ge

1 10 100 1000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Sattler 1965, 228K

Zecher 1990 77K

Gerbier 1990 77 K

Dougherty 1992, 77 K

Lindhard, k=0.1463

Eio

niz/E

R

Recoil Energy [keV]

Si

10

Modelul este în bun acord ca datele experimentale atât pentru Ge cât şi pentru Si.

4. Interacţiile particulelor exotice cu materia

4.1.1 Forme de materie cu straneitate; Strangleţii

Materia barionicǎ stabilǎ în Univers constǎ în cuarci u şi d confinaţi în nucleoni. Materia cu

straneitate este un sistem legat de cuarci u, d şi s. Este probabil că materia cu straneitate sǎ fie produsǎ

în nucleul stelelor neutronice unde presiuni extrem de mari convertesc materia obişnuitǎ în materie cu

straneitate. Strangleţii pot sǎ fie astfel emisi în spaţiu în evenimente violente, cum ar fi ciocnirea a

douǎ stele şi pot deveni astfel parte a materiei terestre.

Un stranglet stabil poate consta într-un numar aproximativ egal de cuarci u, d şi s, probabil cu ceva

mai puţini cuarci s. Un asemenea stranglet ar fi încǎrcat pozitiv, şi ar avea un raport sarcinǎ / masǎ

mult mai mic decât materia obisnuitǎ. Înconjurat de electroni, ar forma un atom exotic.

4.2 Caracteristicile interacţiei particulelor exotice cu materia

Contribuţiile mele legate de interacţiile stragletilor fac obiectul lucrǎrilor [35, 36, 37].

Am presupus, în acord cu rezultatele Colaborarii AMS, [38, 39] cǎ într-o interacţie tipicǎ a unui

stranglet cu un atom atmosferic, strangletul absoarbe neutroni. Astfel, dupǎ fiecare interacţie el devine

mai greu şi mai puternic legat. Astfel, captura de neutroni este mai importantǎ pentru materialele mai

dense.

Strangletul este stopat datoritǎ creṣterii masei şi datoritǎ pierderii de energie prin interacţie cu

electronii şi nucleele:

𝑚𝑠𝑡𝑟𝑑𝑣

𝑑𝑡= −𝑣

𝑑𝑚𝑠𝑡𝑟

𝑑𝑡− 𝑆𝑒𝑙 − 𝑆𝑛𝑢𝑐𝑙.

mstr - masa strangletuui, Sel şi Snucl – puterile de stopare în materialul ţintei.

În lucrǎrile considerate am modelat pǎtrunderea strangleţilor în atmosferǎ şi am analizat efectul

creṣterii masei lor, pentru un numar mare de numere de masǎ iniţiale (ȋntre 20 şi 500). Creṣterea

numărului de masǎ al strangleţilor a fost obţinutǎ ca solutie a unui sistem cuplat de ecuaţii diferenţiale

cu derivate parţiale.

5. Observarea neutrinilor de mare energie şi dezintegrarea protonului

Justificarea interesului meu pentru domeniu este evidenţiata de lucrǎrile pe care le-am co-autorat

[40, 41, 42, 43, 44, 45, 46], ca şi de unele rapoarte (publicate sau nepublicate) [47, 48, 49].

5.1 Experimentul LAGUNA şi LAGUNA - LBNO

5.1.1 Infrastructura şi instrumente pentru investigarea proprietǎţilor neutrinilor

LAGUNA a fost un proiect European de infrastructură, derulat pe perioada a 3 ani (2008-2011) în

scopul studierii şi alegerii unui site capabil sǎ gǎzduiasca un observator/experiment subteran de

neutrini. Printre candidaţi s-a numǎrat şi mina de sare de la Slǎnic Prahova.

11

5.1.2 Motivaţia fizicǎ

Au fost studiate urmǎtoarele direcţii de fizică: a) Dezintegrarea protonului; b) Experimente de

oscilaţiile neutrinilor cu bază mare de oscilaţie; c) Studii de neutrini atmosferici; d) Neutrini de la

supernove; e) Căutarea Materiei Întunecate prin metode indirecte.

Au existat 3 propuneri de tehnologii pentru detecţia semnalelor neutrinilor şi a proceselor de

interes: LAr cu doua faze (GLACIER), scintillator lichid (LENA) şi Cherenkov cu apă (MEMPHYS).

A doua fazǎ a proiectului, numit LAGUNA-LBNO şi finanţat de Comisia Europeana, a început în

Oct. 2011 şi s-a încheiat în 2014.

5.2 Experimentul LBNO-DEMO (WA105)

5.2. 1 Obiectivele principale ale demonstratorului

a) Funcționarea cu succes a demonstratorului cu două faze cu LAr de 6 × 6 × 6 m3 va deschide

calea construirii unor detectori subterani cu mediu active argon lichid, de mari dimensiuni, care să

abordeze cercetarea completă a oscilațiilor neutrinilor pentru cele 3 sarcini specifice și sǎ conducǎ la

determinarea/fixarea parametrilor lor încă necunoscuți. De asemenea, acești detectori vor fi foarte

importanţi pentru studii fără fascicul, cum ar fi dezintegrarea protonului, neutrinii atmosferici și

neutrinii proveniţi din supernove.

b) Dimensiunile de 6 × 6 × 6m3 sunt motivate de faptul că elementul de citire de bază al detectorilor

dezvoltaţi de LAGUNA / LBNO este de 4 × 4 m2. Dimensiunile de 6 × 6 m

2 sunt în concordanță cu un

volum efectiv corespunzător acelei unități de citire.

c) Detectorul MIND va permite dezvoltarea în continuare a acestei tehnologii, în special în ceea ce

privește citirea optică și integrarea pe scară largă a semnalelor.

d) Cu demonstratorul cu LAr vor fi testate proprietăţile calorimetrice ale detectorului; o

caracteristică specifică a TPC LAr trebuie să fie omogenitatea de 100% și capabilitățile complete de

eșantionare. Este foarte important să se dezvolte o procedură bună pentru reconstrucția electronilor, a

pionului neutru, a pionilor încărcați și a muonului, precum și a capabilităţii de separare a electronului

de pionul neutru. Detectorul trebuie să aibă capacitatea de a reconstrui evenimentele generate de

neutrini din domeniul GeV. Un alt aspect este reconstrucția corectă a interacțiilor secundare hadronice.

În practică, precizia măsurării ionizării este limitată de: (i) particulele pierdute pe suprafața

detectorului, cum ar fi neutronii cu energie mare sau kaonii, (ii) energia transportată de neutrini, (iii)

energia eliberată/absorbită prin energie de legatură în interacţii nucleare, (iv) recombinarea de sarcină,

(v) probleme datorate sarcinii electrice a fragmentelor nucleare grele, a particulelor alfa și a produselor

de evaporare nucleară (saturarea răspunsului datorită particulelor cu ionizare mare) și (vi) zgomotul

electronic. Rezoluția energetică a calorimetrului va fi determinată de fluctuațiile efectelor de mai sus.

Detectorii de tip MIND au fost proiectati, construiti și operati cu succes timp de câteva decenii.

e) Elaborarea programelor de reconstrucție automată a evenimentelor.

f) Cunoștințele actuale despre secțiunea eficace pion - argon sunt limitate și sunt necesare noi

studii.

5.2.2 Conceptul de proiectare al prototipului 6 × 6 × 6m3

Conform conceptului GLACIER, prototipul 6 × 6 × 6 m3 are forma unui volum vertical, în care

electronii sunt orientați spre interfața de gaz - lichid, extrași din lichid în fază gazoasă, amplificați și

colectați într-o secțiune segmentată a anodului.

Câmpul electric uniform este creat de o cușcă de câmp compusă din mai multe tuburi din oțel

inoxidabil, la o distanță egală, ținute împreunǎ prin izolarea structurilor mecanice care sunt prinse de

12

capacul superior al vasului. Anodul este de asemenea suspendat cu cabluri din oțel inoxidabil legate de

acoperișul superior. Câmpul inferior este închis de un catod transparent, iar câmpul de sus - anod,

servește la citirea sarcinii colectate. Citirea semnalului luminos se realizează cu fotomultiplicatori

uniform distribuiţi sub catod.

Detectorul este configurat ca TPC cu argon lichid cu extracție și multiplicare electronică înainte de

colectare. Sarcina de ionizare este colectată într-un plan de citire bidimensional pe partea superioară a

volumului, cu o suprafață de 6 × 6 m2 și segmentată fin cu un pas de 3 mm. Volumul total activ de

circa 216 m3 se află sub un câmp electric uniform E = 0,5 - 1,0 kV / cm. Planul catodic este grilă și

transparent la lumină pentru a permite detectarea luminii de scintilație printr-o serie de

fotomultiplicatori situați la o distanță de 1 m sub ea. Detalii constructive pentru proiectarea

prototipurilor succesive de 3 × 1 × 1 m3 şi 6 × 6 × 6 m

3 sunt indicate in tabelul de mai jos.

Tabel 5.2_1 Detalii constructive pentru proiectarea prototipului 6 × 6 × 6 m3

și pentru demonstratorul de 3 × 1 × 1 m3

6 x 6 x 6 m

3 3 x 1 x 1 m

3

Dimensiunea vasului intern (LxLxH) m3 8.3 x 8.3 x 8.1 2.4 x 4.8 x 3

Suprafața bazei vasului interior m2 67.6 11.5

Valoarea totală a LAr m3 509.6 17

Masa totală a LAr T 705 24

Zonă activă pentru LAr m2 36 3

Module de citire (0,5x0,5 m2) 36 12

N de semnale de intrare 12 6

N de canale de citire 7680 1920

N PMT 36 5

În lucrarea [44] și în analiza complementară din Ref. [42] si [43] am evaluat potențialul fizic al

acestei configurații pentru a determina ierarhia de masă și a estima violarea CP utilizând un fascicul de

neutrini convențional de la CERN, de la acceleratorul SPS, cu o putere de 750 kW.

Utilizăm ipoteze conservatoare privind cunoașterea parametrilor de oscilație și a incertitudinilor

sistematice. Acesta este şi unul dintre obiectivele finale ale acestui proiect.

Un principiu cheie ale acestor studii de cercetare și dezvoltare este ideea de scalabilitate între

prototipurile succesive. Așa cum am arătat în introducerea acestei teze, diferite direcții de cercetare în

tehnologia de detecție pe bază de argon lichid vor fi reunite în proiectul DUNE care va funcționa în

SUA. Programul tehnic și științific WA105 ca proiect protoDUNE, este în conformitate cu ICFA

Neutrino Panel, 2016, [http://icfa.fnal.gov/wp-content/uploads/2016-05-07-nuPanel-roadmap-

Final.pdf].

Grupul de la Universitatea din București, în calitate de participant la proiectul protoDUNE (ca

parte a proiectului DUNE (http://www.dunescience.org ), s-a angajat să contribuie la studiul fizicii

legate de interacțiile hadronice secundare și modelarea secțiunilor eficace pion-argon și proton-argon.

De asemenea, va contribui cu simulări și măsurători ale componentelor de fond radioactiv pentru

detector.

Primele rezultate obținute în această direcție de investigare [50, 51] se referă la: a) Analiza

efectelor reacțiilor la energie scăzută induse de muoni, în special în argon; b) Măsurători ale

componentelor verticale și orizontale ale fluxurilor de energie mică și foarte mică ale mionurilor

cosmici; c) Simularea secțiunilor eficace ale producerii de izotopi radioactivi în 40

Ar ca urmare a

interacțiunilor induse de neutroni.

Alte direcții de studiu în această tematică vor fi discutate în a doua parte a acestei teze, planuri

viitoare.

http://icfa.fnal.gov/wp-content/uploads/2016-05-07-nuPanel-roadmap-Final.pdfhttp://icfa.fnal.gov/wp-content/uploads/2016-05-07-nuPanel-roadmap-Final.pdfhttp://www.dunescience.org/

13

5.3 Astronomia neutrinilor de energie foarte mare

5.3.1 Studii ale efectelor Cerenkov și Askaryan în roci de sare

Aplicabilitatea tehnicii radio coerente (efectul Askaryan) pentru detectarea particulelor energetice

produse de interacţiile neutrinilor de energie foarte mare a fost testată pentru diferite materiale (nisip

de siliciu, gheață, sare) și au început mai multe experimente.

Subiectul a fost investigat de grupul nostru ȋn roci de sare, pentru neutrini din surse astrofizice,

luând în considerare energii de ordinul PeV și mai sus. Rezultatele sunt publicate în Astroparticle

Physics [52] si au fost comunicate la o serie de conferinţe.

5.3.2 Idei noi pentru utilizarea rocilor de sare ca material de detecție pentru razele cosmice și

neutrini; roca de sare ca detector termoluminescent

Termoluminescența sărurilor naturale activate cu impurităţi ca şi a celor sintetice (NaCl și KCl) a

fost cercetatǎ de mai multe decenii. Recent, Murthy și colaboratorii [53] au sugerat că rocile de sare

pot fi folosite ca "dozimetre naturale".

O întrebare interesantă este legată de posibilitatea ca particulele energetice din jerbele de raze

cosmice să pătrundă în roci de sare și să inducă excitarea (în special TL) sau să genereze efecte

Cerenkov și Askaryan și dacă acestea sunt măsurabile. Dacă acest lucru este posibil, pereții unei mine

de sare ar putea fi folosiți ca un "detector calorimetric natural" pentru jerbele hadronice și

electromagnetice. Problema majoră constă în găsirea metodei adecvate de extragere a informațiilor de

interes. Această direcție a ȋnceput să fie investigată de către autor în ultimii ani și au fost obținute

câteva rezultate preliminare.

6. Spectroscopia hadronilor și căutări pentru stări exotice

Hadronii exotici pot avea numere cuantice anormale care nu sunt accesibile structurilor uzuale în

modelul cuarc (numite stări exotice deschise) sau au numere cuantice obișnuite (stări criptoexotice) şi

caracterul special apare prin proprietățile lor dinamice (lățimile de dezintegrare anormal de înguste,

rapoartele de ramificație anormală, canalele de dezintegrare neașteptate, etc.). Descoperirea hadronilor

exotici are consecințe importante pentru cromodinamica cuantică. Deceniul 1990-2000 a fost dominat

de căutarea unor hadroni exotici. Pentru barionii cripto-exotici, dovezile experimentale se limitează la

două observații posibile (Σ + (3170) și R (3520)) și care datează din anii 1980 – 90.

Existența stării R (3520) a fost sugerată de Karnaukhov si colaboratori [54, 55], prin analizarea

datelor experimentale din camera cu bule de hidrogen (CERN) de 2 m, expusă la un fascicul de pioni

de 16 GeV/c. În spectrul de masă invariantă al sistemului p K + K

0S π

- π, s-a observat un vârf la o masă

de 3.520 ± 0.003 GeV/c2 cu o lățime de 7 +/- 20/7 MeV/c

2. În spectrul invariant de masă al sistemului

simetric p K-K0

S π + π nu a fost observat un vârf similar. Am încercat să modelez caracteristicile

acestei rezonanțe, dar rezultatele obținute nu au fost relevante în interpretarea stării ca rezonanță

pentaquark [56]. Datorită interesului major pentru hadronii exotici/cripto-exotici a fost efectuată o

căutare a acestei posibile rezonanţe în evenimentele colectate la detectorul BABAR [57], dar această

nouă analiză nu a confirmat existenţa acesteia.

14

Partea a doua: Planuri de viitor

1. Proiecte de cercetare pe termen scurt

1.1 Continuarea direcțiilor de cercetare în cadrul proiectului WA105/protoDUNE

a) Continuarea studiilor pentru fondul radioactiv în detector, componentele şi vecinătatea acestuia.

Aceste studii sunt legate de măsurători utilizând metode spectrometrice: măsurători combinate

pentru gamma, neutronii lenți și rapizi (și alfa) luând în considerare existenţa câmpurile complexe

de radiaţii și de asemenea, folosind detectori pasivi.

Intenționăm să evaluăm ratele de producere cosmogenică de izotopi radiactivi în anumite

materiale care sunt utilizate în mod obișnuit în construcţia detectorului și componente de protecție

pentru detector, precum și simulări folosind codurile COSMO, TALYS, EMPIRE3.2, MUSIC /

MUSUN.

Se va realiza o compilaţie a datelor existente pentru radioactivitatea intrinsecă a diferitelor

materiale de interes ȋn construcţia detectorului funcţie de producători.

b) Îmbunătățirea cunoașterii secţiunilor eficace şi a mecanismelor de interacţie a neutrinului pe

electron şi nucleon, interacții nucleare și interacții hadron – argon (compilarea datelor existente,

extrapolarea acestora pentru regiuni fizice de interes, modelarea teoretică).

c) Îmbunătățirea cunoașterii dinamicii purtătorilor în argon și în fizica proceselor în camerele cu

proiecție temporală cu două faze.

1.2 Studii ale interacțiilor axionilor cu materia și idei noi pentru detectarea lor

Noua generație de laseri cu intensitate mare, ca de exemplu instalația ELI-NP, reprezintă un

instrument posibil de utilizat pentru fizica axionilor. Teza descrie un posibil scenariu de căutare a

axionilor cu această facilitate.

1.3 Dezvoltarea tehnicii detectorilor pasivi de urme

Voi folosi tehnica SSND în următoarele direcții:

a) Metode de caracterizare a LET și a sarcinii cu aplicabilitate în dozimetrie și aplicații medicale;

b) Caracterizarea radiațiilor naturale ale mediului la sol şi în subteran (radon și alte surse naturale de

radiații);

c) Dezvoltarea metodelor de măsurare a neutronilor;

d) Măsurători ale razelor cosmice și căutări pentru particule exotice sau componente ale materiei

întunecate.

În prezent, această direcție este în curs de dezvoltare [50].

2. Proiecte de cercetare pe termen lung

Dezvoltarea în facultate a unui laborator dedicat care să utilizeze detectori pasivi (lichide

supraîncălzite, detectori solizi de urme și alte tehnologii). Această direcție ar putea produce studii

inovatoare la costuri foarte scăzute comparativ cu alte principii de detecţie.

15

Bibliografie (numai cea care apare în acest rezumat)

1. J. Lindhard, V. Nielsen, M. Scharff, P. Thomsen, Mat. Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk. 33, 10 (1963) 1-42.

2. S. Lazanu, I.Lazanu, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 462 (2001) 530-535 [arXiv:hep-ph/9910317].

3. A. van Ginneken, Fermilab FN 522-1989.

4. I. Lazanu, S. Lazanu, Rom. Rep. Phys. 60 (2008) 71–78.

5. G. Lindstrom, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 512 (2003) 30–43.

6. I. Lazanu, S.Lazanu Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 432 (1999) 374-378.

7. I. Lazanu, S. Lazanu, [arXiv:hep-ph/0301080].

8. T. Angelescu, V.M. Ghete, I. Lazanu, A. Mihul, I. Girlea, C. Girlea, V. Labau, S . Lazanu, A. Vasilescu,

P.G. Rancoita, M. Rattaggi, Nucl. Instr. Meth. Physics Research A 345 (1994) 303–307.

9. T. Angelescu A.E. Cheremukhin, V.M. Ghete, N. Ghiordanescu, I.A. Golutvin, S. Lazanu, I. Lazanu, A.

Mihul, A. Radu, N.Yu. Susova, A. Vasilescu, N.I. Zamyatin, Nucl. Instr. Meth. Physics Research A 357

(1995) 55–63.

10. T Angelescu, V.M. Ghete, N. Ghiordanescu, I. Lazanu, A. Mihul, I. Golutvin, S. Lazanu, I. Savin, A.

Vasilescu, U. Biggeri, E. Borchi, M. Bruzzi, Z. Li, W.W. Kraner, Internal Report BNL-60144, 1994.

11. I. Lazanu, S. Lazanu, E. Borchi, M. Bruzzi, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 406 (1998) 259-266.

12. S. Lazanu, I. Lazanu, E. Borchi, M. Bruzzi, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 485 (2002) 768-773.

13. S. Lazanu, I. Lazanu, U. Biggeri, E. Borchi, M. Bruzzi, Nucl. Physics B – Proc. Suppl. 61 (1998) 409-

414.

14. S. Lazanu, I. Lazanu, U. Biggeri, S. Sciortino, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 413 (1998) 242-248.

15. I. Lazanu, S. Lazanu, Phys. Scripta 74 (2006) 201-207 [arXiv: physics/0507058].

16. S. Lazanu, I. Lazanu, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 583 (2007) 165-168.

17. I. Lazanu, S. Lazanu, Rom. Rep. Physics 57 (2005) 342-348.

18. S. Goedecker, T. Deutsch, L. Billard, Phys. Rev. Lett. 88 (2002) 235501.

19. L. Fedina, A. Chuvilin, A. Gutakovskii, Microscopy & Microanalysis 10 (2004) Supplement 2,

(Proceedings of Microscopy Conference MC 2004);

www.uniulm.de/elektronenmikroskopie/mattem/docs/2

20. I. Lazanu, M.L. Ciurea, S. Lazanu, Astropart.Phys. 44 (2013) 9-14.

21. I. Lazanu, S. Lazanu, Rom. Rep. Phys. 62 (2010) 309-318.

22. B. Neganov and V. Trofimov, USSR patent No 1037771, 1981.

23. P. N. Luke, J. Appl. Phys. 64 (1988) 6858-6860.

24. M. P. Chapellier, G. Chardin, L. Miramonti, X. Francois Navick, Physica B 284-288 (2000) 2135-2136.

25. R. Agnese et al., SuperCDMSSoudan Collaboration, Appl. Phys. Lett. 103 (2013) 164105.

26. P. Redl, J. Low Temp. Phys. 176 (2014) 937–942.

27. C. Dufour, E. Paumier & M. Toulemonde, Rad. Eff. Def. Solids: Incorp. Plasma Sci. & Plasma Tech.

126 (1993) 119-122.

28. I. Lazanu and S. Lazanu, Nucl. Instrum. Meth. B 268 (2010) 2241-2245.

29. S. Lazanu, I. Lazanu, Gh. Ciobanu, Nucl. Instr.Meth. Phys. Res. B 269 (2011) 498–503.

30. I. Lazanu, S. Lazanu, JCAP 07 (2011) 013 [arXiv: 1103.1841].

31. A. Mangiarotti, M.I. Lopes, M.L. Benabderrahmane, V. Chepel, A. Lindote, J. Pinto da Cunha, P. Sona,

Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 580 (2007) 114-117.

32. I.S. Tilinin, Phys. Rev. A 51 (1995) 3058-3065.

33. M. Fama, G.H. Lantschner, J.C. Eckardt, N.R. Arista, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 174 (2001) 16-24.

34. I. Lazanu, S. Lazanu, Astropart. Phys. 75 (2016) 44–54 [arXiv:1505.06340]. 35. I. Lazanu, S. Lazanu, Nucl.Instrum.Meth. B 278 (2012) 70-77.

36. I. Lazanu, M. Chera, R. Iordanescu, C. Nita, S. Lazanu, Rom.Rep.Phys. 61 (2009) 215-221.

37. S. Lazanu, I. Lazanu, Astroparticle, Particle and Space Physics, Detectors and Medical Physics

Applications: pp. 471-475, Proceedings of the 10th Conference Villa Olmo, Como, Italy, 8 – 12 October

2007, World Scientific [arXiv:0710.5266 [hep-ph].

38. S. Banerjee, S.K. Ghosh, S. Raha, D. Syam, J. Phys. G. Nucl. Part. Phys. 25 (1999) L15–L21.

39. S. Banerjee, S.K. Ghosh, S. Raha, D. Syam, Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 1384–1387.

40. Jan Kisiel et al., PoS EPS-HEP 2009 (2009) 283.

41. D. Angus et al., CERN, Oct. 2, 2009, [arXiv:1001.0077].

42. LAGUNA-LBNO Collaboration (S.K. Agarwalla et al. )[arXiv:1412.0804] .

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0168900294910065http://www.sciencedirect.com/science/journal/01689002http://www.sciencedirect.com/science/journal/01689002/345/2http://www.sciencedirect.com/science/journal/01689002http://www.sciencedirect.com/science/journal/01689002/357/1http://www.scopus.com/source/sourceInfo.url?sourceId=29087&origin=resultslisthttp://www.uniulm.de/elektronenmikroskopie/mattem/docs/2https://inspirehep.net/author/profile/Lazanu%2C%20Ionel?recid=1198326&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Ciurea%2C%20Magdalena%20Lidia?recid=1198326&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Lazanu%2C%20Sorina?recid=1198326&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agnese%2C%20R.?recid=1232954&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agnese%2C%20R.?recid=1232954&ln=enhttps://inspirehep.net/search?p=collaboration:%27SuperCDMSSoudan%27&ln=enhttp://arxiv.org/abs/1505.06340https://inspirehep.net/author/profile/Lazanu%2C%20Ionel?recid=945056&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Lazanu%2C%20Sorina?recid=945056&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Lazanu%2C%20I.?recid=846666&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Chera%2C%20M.?recid=846666&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Iordanescu%2C%20R.?recid=846666&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Nita%2C%20C.?recid=846666&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Lazanu%2C%20S.?recid=846666&ln=enhttp://arxiv.org/abs/arXiv:0710.5266https://inspirehep.net/author/profile/Kisiel%2C%20Jan?recid=862992&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Kisiel%2C%20Jan?recid=862992&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Angus%2C%20D.?recid=841615&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Angus%2C%20D.?recid=841615&ln=enhttp://arxiv.org/abs/arXiv:1001.0077https://inspirehep.net/search?p=collaboration:%27LAGUNA-LBNO%27&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agarwalla%2C%20S.K.?recid=1332182&ln=enhttps://inspirehep.net/record/1332182http://arxiv.org/abs/arXiv:1412.0804

16

43. LAGUNA-LBNO Collaboration (S.K. Agarwalla et al.) [arXiv:1412.0593].

44. LAGUNA-LBNO Collaboration (S.K. Agarwalla et al.) JHEP 1405 (2014) 094, [arXiv:1312.6520].

45. I. Lazanu, A. Apostu, I. Brancus, O. Duliu, Al. Jipa, R.M. Margineanu, B. Mitrica, A. Saftoiu, O. Sima,

Rom. Rep. Phys. 64 (2012) 24 – 32.

46. M. Wurm et al., Astropart.Phys. 35 (2012) 685-732, [arXiv:1104.5620].

47. A. Stahl et. al., CERN-SPSC-2012-021, SPSC-EOI-007, 151pp.

48. L. Agostino et.al., CERN-SPSC-2014-013, SPSC-TDR-004, e-Print: [arXiv:1409.4405].

49. Progress report on LBNO-DEMO/WA105 (2015).

50. A. Chiriacescu, Ionel Lazanu, Measurement of the low energy component of the cosmic rays using

nuclear track detectors, 2017 [arXiv: 1709.09116].

51. M. Pârvu, I. Lazanu, Some Considerations on the Cosmogenic Production of Radioactive Isotopes in Ar

as Target for the Next Neutrino Experiments [arXiv: 1712.04399].

52. D Saltzberg, et. al., Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 2802 [arXiv:hep-ex/0011001].

53. K. V. R. Murthy et. al., Radiation Protection Dosimetry 119 (2006) 350.

54. V.M.Karnaukhov, V.I.Moroz, C.Coca, A.Mihul, Phys . Lett. B 281 (1991) 148-152.

55. V.M. Karnaukhov,.V.I. Moroz, C. Coca, A. Mihul, A., Physics of Atomic Nuclei 57 (1994) 790-796

56. I. Lazanu, A.Mihul, Elementary particle systematics (Exotic states), preprint UBPub-EPPG/Phys. 15,

1994, SCAN/9408080 –CERN Library

57. D. Sherwood, PhD Thesis 2008, Brunel University, (Search for the R(3520) crypto-exotic state at BaBar)

https://inspirehep.net/search?p=collaboration:%27LAGUNA-LBNO%27&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agarwalla%2C%20S.K.?recid=1331791&ln=enhttps://inspirehep.net/record/1331791http://arxiv.org/abs/arXiv:1412.0593https://inspirehep.net/search?p=collaboration:%27LAGUNA-LBNO%27&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agarwalla%2C%20S.K.?recid=1273594&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agarwalla%2C%20S.K.?recid=1273594&ln=enhttp://arxiv.org/abs/arXiv:1312.6520https://inspirehep.net/author/profile/Wurm%2C%20Michael?recid=897685&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Wurm%2C%20Michael?recid=897685&ln=enhttp://arxiv.org/abs/arXiv:1104.5620https://inspirehep.net/author/profile/Stahl%2C%20A.?recid=1194418&ln=enhttps://inspirehep.net/author/profile/Agostino%2C%20L.?recid=1317228&ln=enhttp://arxiv.org/abs/arXiv:1409.4405http://arxiv.org/find/hep-ex/1/au:+Saltzberg_D/0/1/0/all/0/1http://arxiv.org/abs/hep-ex/0011001http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/author_form?author=Karnaukhov,+V&fullauthor=Karnaukhov,%20V.%20M.&charset=UTF-8&db_key=PHYhttp://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/author_form?author=Moroz,+V&fullauthor=Moroz,%20V.%20I.&charset=UTF-8&db_key=PHYhttp://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/author_form?author=Coca,+C&fullauthor=Coca,%20C.&charset=UTF-8&db_key=PHYhttp://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/author_form?author=Mihul,+A&fullauthor=Mihul,%20A.&charset=UTF-8&db_key=PHYhttps://inspirehep.net/author/profile/Sherwood%2C%20Daniel?recid=1316293&ln=enhttps://inspirehep.net/record/1316293