uzluga.ru
добавить свой файл
1


Первые результаты наблюдения 7Ве солнечных нейтрино детектором БОРЕКСИНО


Содержание:

  • Физическая программа проекта БОРЕКСИНО;

  • Детектор;

  • Особенности сбора данных;

  • Результаты и комментарии к ошибкам.



Физическая программа БОРЕКСИНО:

  • Моноэнергетические (Е = 862 кэВ) солнечные 7Be нейтрино;

  • pep и CNO нейтрино;

  • Антинейтрино от реакторов и Солнца;

  • Геонейтрино;

  • Сверхновая (?) …



Состав коллаборации:

  • Германия:

  • Институт Макса Планка, Гейдельберг;

  • Технический университет Мюнхена;

  • Италия:

  • Отделения Национального института ядерной физики в:

  • Генуе;

  • Милане;

  • Перудже;

  • + Лаборатория Гран Сассо;

  • Польша:

  • Ягеллонский университет, Краков;



Лаборатория Гран Сассо:



Детектор БОРЕКСИНО:



Регистрация ν

  • ν-e рассеяние в жидком органическом сцинтилляторе:

    • Низкий порог регистрации;
    • Хорошее энергетическое
    • разрешение;
    • Хорошая пространственная
    • реконструкция.
    • ОДНАКО…
    • Невозможно определить направление ;
    • Невозможноотличить события от
    • других естественнаярактивность
      • !! ВЫСОЧАЙШИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАДИАЦИОННОЙ ЧИСТОТЕ СЦИНТИЛЛЯТОРА И МАТЕРИАЛОВ ДЕТЕКТОРА !!


Требования к р/а чистоте:



Заливка детектора



Заливка детектора

  • Порядок заливки:

    • Заполнение стальной сферы детектора сверхчистым азотом (LAKN2) (начало 2006 г.);
    • Заполнение стальной сферы водой (август – ноябрь 2006 г.);
    • Вытеснение воды сцинтиллятором (PC+PPO) и PC+DMP и заливка водяного бака (январь – май 2007 г.)
  • 15 мая 2007 г. – начало сбора данных детектором БОРЕКСИНО в проектном режиме



Сбор данных

  • …осуществлялся уже в процессе заливки детектора, а также детектором, заполненным N2 и водой (в т.ч. калибровки с р/а источником);

  • Триггер: срабатывание ≥ 30 ФЭУ (в одноэлектронном режиме) в окне 60 нс;

    • Мюонный триггер: ≥ 6 внешних ФЭУ в окне 150 нс.
  • Энергетический порог детектора: ≈60 кэВ;

  • Для каждого события записывается время относительно триггера (в окне 7,2 мкс) и заряд каждого из сработавших ФЭУ;

  • Скорость счета детектора: ≈15 Гц (в основном 14C) !!

  • Статистика: 47,4 суток.



14C и световыход сцинтиллятора

  • 14C: (2.7 ± 0.6) · 10-18 (14C/12C);

  • Фит спектра 14C (Eβ = 156 кэВ);

  • Энерг. разрешение:

    • 10% при 200 кэВ;
    • 8% при 400 кэВ;
    • 6% при 1 МэВ.


Содержание 238U и 232Th в сцинтилляторе



Энергетический спектр



Подавление мюонов

  • μ регистрируются как внешним так и

  • внутренним детектором;

  • Идентификация μ внутренним детектором

  • основана на анализе временного спектра

  • событий;

  • Скорость счета μ = 0,055 ± 0,002 с-1



Чувствительный объем

  • Номинально: 100 тонн (R = 3 м);

  • Радиус мишени: 4,25 м (278 тонн сцинтиллятора);

  • Эффективный радиус мишени определялся на основании пространственного восстановления:

  • Чувствительный объем определялся, как содержащий 35.9% событий. Именно это число соответствует отношению «Чувствит. Объем/Полный Объем»;

  • Кроме того, для событий в северной полусфере требовалось z<1.8 м – дополнительная защита от 222Rn и его производных в области сев. полюса сферы (следствие заливки детектора «сверху»);

  • Таким образом, суммарный эффективный чувствительный объем = 87 тонн.



Финальный спектр



Фит спектра (без α/β разделения)

  • 1 шаг: Фит в окне 250-800 кэВ, световыход,210Po, σ210Po, 85Kr, CNO+210Bi,7Be ν – свободные параметры;

  • 2 шаг: Фит в окне 560-800 кэВ, 7Be ν, CNO+210Bi – свободные параметры (остальные параметры зафиксированы со значениями, полученными на предыдущем этапе).



α/β разделение (arXiv:0705.0239)



Фит с применением α/β разделения

  • Фит в окне: 270-800 кэВ;

  • Свободные параметры:7Be ν, CNO+210Bi, 85Kr, остаточный 210Po.



Результат

  • 47 ± 7стат ± 12сист 7Be ν / (сутки · 100 т.)



Сравнение с теоретическими предсказаниями для БОРЕКСИНО:

  • 47 ± 7стат ± 12сист соб./(сутки · 100 т.)

  • 75 ± 4 соб./(сутки · 100 т.) без осцилляций

  • 49 ± 4 соб./(сутки · 100 т.) с осцилляциями в области LMA, ∆m122 = 7,92·10-5 эВ2, sin2θ12 = 0,314 и BPS07(GS98)



NB к ошибкам:

  • Статистика:

  • Систематика:

    • Включает, в основном, погрешность определения чувствительного объема детектора;
    • На основании всего 45 дней сбора данных, без калибровок детектора с источником, верхний предел на ошибку определен в 25%;
      • Ошибки могут быть значительно уменьшены на большей статистике при лучшем понимании отклика детектора.


Заключение

  • Сверхнизкофоновый, массивный нейтринный детектор БОРЕКСИНО приступил к сбору данных в проектном режиме;

  • Спектральные измерения низкоэнергетических (E < 1 МэВ) солнечных нейтрино осуществлены впервые в режиме реального времени;

    • Полученный результат для 7Be ν находится в согласии с MSW-LMA решением для осцилляций.