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Szintillationsmessungen innerhalb des Reaktorneutrinoexperiments
Double Chooz
Christoph Aberle
MPIK Heidelberg
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels 2007
Christoph Aberle, MPIK Heidelberg2
Inhalt
Neutrinooszillationen Double Chooz Experiment : Übersicht Flüssigszintillator : Energietransfer
Lichtausbeutemessung
Pulsform Zusammenfassung
Christoph Aberle, MPIK Heidelberg3
Neutrinooszillationen
DfarDnear
~ sin2(2
3
2
1
321
321
321
UUU
UUU
UUU eeee
θ12: sin2(2Θ12) ~ 0.86
θ23: sin2(2Θ23) ~ 1
θ13 unbekannt : sin2(2Θ13) < 0.2 (Chooz)
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Double Chooz
2 identische Detektoren
Systematische Fehler werden kleiner
angestrebte Sensitivität : sin2(2Θ13) < 0.03 (90% C.L.)
Disappearence Experiment
(nur e können detektiert werden)
E e ) einige MeV m
7 m
Stahl-Abschirmung
7 m
VETO: Szintillierendes Öl
Nichtszintillierendes Öl : Abschirmung
-catcher: 50% Dodecan + 46% Mineralöl + 4% PXE + 6 g PPO /l
Edelstahltank + 400 PMTs
target : 80% Dodecan + 20% PXE + 1 g Gd /l + 6 g PPO / l
n
ep
Gd
511 keV
511 keVe+
Double Chooz Detektor
Nachweisreaktion : inverser Zerfall e + p n + e+
n – Einfang am Gd Untergrund-Unterdrückung
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Anforderungen an Szintillatoren
hohe Lichtausbeute gleiche Lichtausbeute in beiden Szintillatoren Pulsformanalyse gleiche Dichte in allen Volumen Stabilität des Szintillators ( Gadolinium ! ) Radiochemische Reinheit Absorptionslänge Materialverträglichkeit ...
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Gd - Flüssigszintillator : Energietransfer
*DP
Gd
d
Anr'
e
Qq' Asq'
DDnr ,'
*RP
Gd
r
e
QQ'
AAnr ,'
Asq'
Compton - Effekt
e-
Ratengleichungen für die einzelnen Pfade
M
M
M
O
CH
I n
OO
O
O
O
Gd
PXE ´PPO
´PPOC12
C.Buck, F.X.Hartmann, D.Motta, S.Schönert, Chem.Phys.Lett.435 (2007) 252 – 256
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Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute
dc
Kdq
KK
ckk
cqKc
sqk
Ixx
x
cp
Kcq
Kck
kcsqk
Ixx
x
cq
Kck
kcsqk
Ixx
xdqcI
cdpc
qc
f
dqc
C
CPXE
C
pcqc
f
d
C
CPXE
C
qcf
d
PXE
CPXE
PXE
''
'
'
'0
'''
'0
0
11
1
1
1
1
1
11
1
1
1
11
1
1
1),,(
12
12
12
12
12
12
12
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Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute
Compton Rückstreuung
selektiere max. Energiedeposition in der Probe
137Cs Quelle Wie viel Licht erhält
man pro MeV deponierter Energie ?
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Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute
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Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute
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Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute
Vorhersagen mit dem Modell für alle Szintillator-zusammensetzungen
Optimierung der Szintillator-eigenschaften
target
a1 = PXE-Anteil
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Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute
Optimierte Target - Lichtausbeute
Vorhersage catcher Lichtausbeute
Gleiche Lichtausbeutein beiden Szintillatoren
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Gd - Flüssigszintillator : Pulsform
PMT 1 : viele Photonen pro Ereignis Start
PMT 2 : ein Photon pro
Ereignis Stop Koinzidenzschaltung Softwareanalyse der Pulse
t(Stop)-t(Start)-Verteilung = Wahrscheinlichkeitsverteilung
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Gd - Flüssigszintillator : Pulsform
erste Messung mit
Szintillatorstandard
fit mit einfacher Exponentialfunktion :
1.8 ns
time [a.u.]
# Ereignisse
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Zusammenfassung
Double Chooz : Reaktorneutrinoexperiment zur Bestimmung von 13
Lichtausbeutemessungen
Parameter für das Energietransfermodell
Optimierung der Szintillatorzusammensetzung Pulsformanalyse könnte Ereignisse den zwei
Volumen zuordnen