Periodic Variations of the Radon Concentration Measured by the Large Volume Detector at the Gran Sasso Underground Laboratory

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Time series of gamma-ray photons from natural radioactivity measured with the Large Volume Detector (LVD) at the Gran Sasso underground laboratory (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy) have been analyzed. The instrument is used to detect neutrinos from gravitational collapses of stellar cores in the Galaxy. The background of the experiment is due to neutrons and gamma-ray photons from the decays of daughter nuclei of uranium and thorium. An analysis of periodic variations of the number of gamma-ray photons caused by the radon concentration in the underground laboratory has shown the presence of diurnal, weekly, monthly, and annual modulations. Data collected from 2004 to 2021, including a period of low activity in the hall of the Gran Sasso laboratory during the COVID-19 pandemic, have been reported.

About the authors

N. Yu. Agafonova

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences

Email: dobrynina@inr.ru
Russia, 117312, Moscow

E. A. Dobrynina

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences

Email: dobrynina@inr.ru
Russia, 117312, Moscow

N. A. Filimonova

Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: dobrynina@inr.ru
Russia, 117312, Moscow; Russia, 141701, Dolgoprudny

I. R. Shakir'yanova

Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dobrynina02@mail.ru
Moscow, 117312 Russia

References

  1. Н. П. Лаверов, М. В. Шумилин, И. В. Мельников, И. А. Лучин, Справочник геолога по поискам и разведке месторождений урана, Недра, Москва (1989).
  2. В. И. Баранов, Н. А. Титаева, Радиогеология, Изд-во Московского университета (1973).
  3. E. V. Bugaev, A. Misaki, V. A. Naumov, T. S. Sinegovskaya, S. I. Sinegovsky, and N. Takahashi, Phys. Rev. D 58, 054001 (1998).
  4. N. Agafonova et al. (LVD Collaboration), Phys. Rev. D 100, 062002 (2019).
  5. N. Yu. Agafonova (on behalf of the LVD Collaboration), arXiv: 1701.04620; XXV ECRS 2016 Proceedings - eConf C16-09-04.3.
  6. J. Klinger and V. A. Kudryavtsev, Phys. Rev. Lett. 114, 151301 (2015).
  7. B. Armbruster et al. (KARMEN Collaboration), Phys. Rev. D 65, 112001 (2002).
  8. Н. Ю. Агафонова, В. В. Бояркин, В. Л. Дадыкин, Е. А. Добрынина, Р. И. Еникеев, В. В. Кузнецов, А. С. Мальгин, О. Г. Ряжская, В. Г. Рясный, В. Ф. Якушев (Коллаборация LVD), Н. М. Соболевский, Изв. РАН, сер. физ. 73, 666 (2009)
  9. Bull.Russ. Acad. Sci., Physics 73, 628 (2009).
  10. C. Zhang and D.-M. Mei, Phys. Rev. D 90, 122003 (2014).
  11. M. Aglietta et al., in Proc. of the XXVI ICRC, Salt Lake City, 2 (1999), p. 44, hep-ex/9905047.
  12. H. Menghetti on behalf of the LVD Collaboration, Nuovo Cim. С 29, 345 (2006).
  13. А. С. Мальгин, Дисс докт. физ.-матем. наук, ИЯИ РАН, Москва (2018).
  14. S. Abe et al., Phys. Rev. C 81, 025807 (2010).
  15. J. Bellini et al. (the Borexino Collaboration), JCAP 08, 049 (2013).
  16. E. P. An et al., Phys. Rev. D 97, 052009 (2018).
  17. В. В. Алексеенко, Д. Д. Джаппуев, В. А. Козяривский и др., Изв. РАН, сер. физ. 71, 1075 (2007)
  18. V. V. Alekseenko, D. D. Dzhappuev, V. A. Kozyarivsky et al., Bull.Russ. Acad. Sci., Physics 71, 1047 (2007).
  19. В. В. Алексеенко, Ю. М. Гаврилюк, Д. М. Громушкин и др., Физика Земли 45(8), 91 (2009)
  20. V. V. Alekseenko, Yu. M. Gavrilyuk, D. D. Dzhappuev et al., Izv. Phys. Solid Earth 45(8), 709 (2009).
  21. Ю. В. Стенькин, В. В. Алексеенко, Д. М. Громушкин и др., ЖЭТФ 151, 845 (2017)
  22. Yu. V. Stenkin, V. V. Alekseenko, and D. M. Gromushkin, JETP 124, 718 (2017).
  23. H. Wulandari, J. Jochum, W. Rau, and F. von Feilitzsch, Astropart. Phys. 22, 313 (2004).
  24. G. Bari, M. Basile, G. Bruni, G. Cara Romeo, A. Castelvetri, L. Cifarelli, A. Contin, C. Del Papa, P. Giusti, G. Iacobucci, G. Maccarrone, T. Massam, R. Nania, V. O'Shea, F. Palmonari et al., Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 264, 5 (1988).
  25. P. Antonioli, R. T. Fienberg, F. Fleurot, Y. Fukuda, W. Fulgione, A. Habig, J. Heise, A. B. McDonald, C. Mills, T. Namba, L. J. Robinson, K. Scholberg, M. Schwendener, R. W. Sinnott, B. Stacey, Y. Suzuki et al., New J. Phys. 6, 114 (2004).
  26. N. Yu. Agafonova et al. (LVD Collaboration), Astrophys. J. 802, 47 (2015).
  27. Н. Ю. Агафонова, О. Г. Ряжская, от имени коллаборации LVD, ЯФ 85, 70 (2022)
  28. N. Yu. Agafonova and O. G. Ryazhskaya, Phys. Atom. Nuclei 85, 79 (2022).
  29. Н. Ю. Агафонова, В. А. Алексеев, Е. А. Добрынина, В. В. Кузнецов, А. С. Мальгин, О. Г. Ряжская, В. Ф. Якушев, Препринт № 1071/2001 ИЯИ РАН, Москва (2001).
  30. Е. А. Добрынина, Дипломная работа, МГУ им. М. В. Ломоносова, физ. фак., каф. космических лучей и физики космоса, Москва (2001).
  31. Н. Ю. Агафонова, В. В. Ашихмин, Е. А. Добрынина, Р. И. Еникеев, А. С. Мальгин, О. Г. Ряжская, Н. А. Филимонова, И. Р. Шакирьянова, В. Ф. Якушев, коллаборация LVD, Изв. РАН., сер. физ. 85, 1661 (2021)
  32. N. Yu. Agafonova, V. V. Ashikhmin, E. A. Dobrynina, R. I. Enikeev, A. S. Malgin, O. G. Ryazhskaya, N. A. Filimonova, I. R. Shakyrianova, V. F. Yakushev, and the LVD Collaboration, Bull.Russ. Acad. Sci., Physics 85, 1320 (2021).
  33. Н. Ю. Агафонова, Е. А. Добрынина, Н. А. Филимонова, от имени коллаборации LVD, Вестник Московского Университета, сер. 3, физика, астрономия 78 (1), 2310202 (2023).
  34. G. Bruno, PhD Thesis Univ. Degli Studi di L'Aquila, L'Aquila (2012).
  35. P. Richon, F. Perrier, E. Pili, and J. Sabroux, Geophys. J.Int. 176, 683 (2009).
  36. A. E -Darwich, C. Mart'ın, M. Quesada, J. de la Nuez, and J. Coello, Geophys. Res. Lett. 29, 2069 (2002).
  37. A. E -Darwich, R. Vinas, V. Soler, J. de la Nuez, and M. L. Quesada, Radiat. Meas. 43, 1429 (2009).
  38. Н. Ю. Агафонова, В. В. Ашихмин, Е. А. Добрынина, Р. И. Еникеев, А. С. Мальгин, К. Р. Рудаков, О. Г. Ряжская, И. Р. Шакирьянова, В. Ф. Якушев, Изв. РАН, сер. физ. 83, 673 (2019)
  39. N. Y. Agafonova, V. V. Ashikhmin, E. A. Dobrynina, R. I. Enikeev, A. S. Malgin, K. R.Rudakov, O. G. Ryazhskaya, I. R. Shakiryanova, and V. F. Yakushev, Bull.Russ. Acad. Sci., Physics 83, 614 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences