Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Warszawa, 28 listopada 2008 W yniki eksperymentu B OREXINO po 192 dniach pomiarów Marcin Wójcik Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Warszawa, 28 listopada 2008 W yniki eksperymentu B OREXINO po 192 dniach pomiarów Marcin Wójcik Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński."— Zapis prezentacji:

1 Warszawa, 28 listopada 2008 W yniki eksperymentu B OREXINO po 192 dniach pomiarów Marcin Wójcik Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński

2 Warszawa, 28 listopada Zagadnienia Słońce jako źródło neutrin Potencjał poznawczy BOREXINO Detektor B OREXINO Analiza sygnału Aktualny wynik pomiaru strumienia neutrin 7 Be i 8 B

3 Słońce jako źródło neutrin Założenia SMS: - Równowaga termiczna i hydro- statyczna - Radiacyjny transport energii - Termojądrowe źródło energii Obserwable: Masa: kg Wiek: lat Promień: m Moc: MW Powierzchnia: T s = 5780 K, H: 73 % He: 25 %, Z>2: 2 % Centrum: T c = K, H: 33.3 % He: 64.6 %, Z>2: 2.1 % = kg/m 3

4 Termojądrowe źródło energii Cykl ppCykl CNO

5 Widmo neutrin słonecznych

6 B OREXINO : kolaboracja

7 B OREXINO : lokalizacja (LNGS)

8 B OREXINO : fizyka Słońca Obserwacja niskoenergetycznych neutrin słonecznych w czasie rzeczywistym Obserwacja neutrin 7 Be: 10 % całkowitego strumienia Pierwszy pomiar strumienia - 7 Be z dokładnością 1 % (~35/dzień). Test SMS oraz modelu oscylacji neutrin (LMA) oddziaływania niestandardowe np. z materią słoneczną zmiana kształtu krzywej materia-próżnia? roczna modulacja sygnału (7 %)? Jej brak – inne oscylacje niż LMA na drodze 10 6 km? długoczasowe zmiany sygnału (nie roczne) wskazujące na nieznane procesy w jądrze słonecznym Pomiar neutrin pep (~1 /dzień) – bezpośrednio powiązane z neutrinami typu pp Pomiar neutrin pp z górnej części widma Pomiar neutrin typu CNO (~1 /dzień) może rozstrzygnąć o metaliczności

9 P ee dla różnych rozwiązań LMA LMA-1 – standardowe oscylacje w materii θ=34 0, m 28·10 -5 eV 2 LMA-0, LMA-D – dwa z kilku niestandardowych modeli LMA O.G. Miranda et al., Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 145 (2005) 61-64

10 P ee przed BOREXINO

11 Neutrina CNO a metaliczność

12 B OREXINO : fizyka Supernowych Kanał reakcjiN zdarzeń Odwrotny rozpad beta ( - e ) ~80 12 C(,) 12 C* (E= 15.1 MeV) ~23 NC 12 C( e,e - ) 12 N 12 C( - e,e + ) 12 B ~4 CC (,p) – ES E p >250 keV ~50 Galaktyczna Supernowa: 10 kpc ergów

13 B OREXINO : fizyka antyneutrin Baza 800 km Należy oczekiwać uśrednionego sygnału od antyneutrin reaktorowych

14 B OREXINO : fizyka geoneutrin KamLAND: Nature 436 (2005) Oczekiwane widmo (cpy)

15 B OREXINO : budowa detektora Fiducial Volume (FV) – softwarowo wydzielona kula scyntylatora o masie 78.5 tony (z 278 ton) FV otoczona wieloma koncentrycznymi warstwami osłony biernej absorbującymi promieniowanie zewnętrzne, również od komponentów detektora Wszystkie materiały - lecz głownie scyntylator - muszą posiadać nieosiągalną dotychczas czystość Oczekiwany sygnał bez oscylacji: 50 /(d·100 t) Bq/kg Woda pitna 10 Bq/kg Scyntylator, jego pojemnik (nylon), ciecz buforowa po napełnieniu detektora zawierają o 10 RZĘDÓW mniej izotopów promieniotwórczych, niż cokolwiek na Ziemi!

16 B OREXINO : budowa detektora Detekcja elastycznego rozpraszania neutrin na elektronach.

17 Ciekły scyntylator PC + PPO

18 B OREXINO: wymagana czystość LS 14 C/ 12 C ~ nat K ( 40 K)~ g/g ( g/g) 232 Th~ g/g 238 U ( 226 Ra)~ g/g (3· g/g) Si półprzewodnik g/g (domieszki) Ar ( 39 Ar) ~70 Vol.-ppb(STP) Kr ( 85 Kr)~0.1 Vol.-ppt(STP) Oczekiwany sygnał ( 7 Be): ~35 /dzień (LMA) Przyczynek tła 1 zdarzenie/dzień

19 B OREXINO: fazy napełniania Detektor napełniony ultra-czystym azotemDetektor napełniony ultra-czystą wodąDetektor napełniony scyntylatorem Napełnianie zakończono , 11:25

20 Zagadnienia Słońce jako źródło neutrin Wyni Detektor B OREXINO Badanie i dobór materiałów Analiza sygnału Aktualny wynik pomiaru strumienia neutrin 7 Be

21 Niskie tło jest kluczowe Oczyszczanie scyntylatora: Ekstrakcja wodna Destylacja próżniowa (80 mbar, o C) Przepłukiwanie ultra-czystym azotem Filtrowanie Ultra-czysty N 2 : 222 Rn < 7 Bq/m 3 LN 2 produkowany we współpracy z fizykami Ar < ppm, Kr < 0.02 ppt LAKN wytwarzany przez fizyków Ultra-czysty nylon: 226 Ra < 0.5 Bq/m 2 aktywność powierzchniowa Ra 226 Ra < 10 Bq/kg aktywność właściwa Ra Zmiana D Rn o 10 3 dla wilgotności nylonu 0-100% Ultra-czysta woda: 222 Rn ~ 1 mBq/m Ra < 0.8 mBq/m 3

22 Jak osiągnąć niskie tło? PC specjalnie produkowany: Ropa naftowa ze starego złoża Specjalna stacja pomp do napełniania specjalnych cystern Specjalne stanowisko w tunelu w LNGS do rozładunku PC Komponenty detektora specjalnie oczyszczane: Wnętrze detektora, cysterny transportowe, zbiorniki, rurociągi, aparatura – czyszczone kwasami i ultra-czystą wodą Wnętrze detektora: klasa Budowa pojemnika scyntylatora (IV) – klasa 100, Princeton Wnętrze stalowej sfery – klasa Szczelność próżniowa detektora i aparatury: <10 -8 cm 3 s -1 bar Aparatura wypełniana HPN / LAKN

23 B OREXINO : charakterystyka tła Triger: 15 zdarzeń/s, głównie 14 C miony w scyntylatorze i buforze: 0.055/s (5000/d) 14 C: 14 C/ 12 C 2.7· Rn: opóźniona koincydencja /α: 214 Bi/ 214 Po, τ = 236 s, 2 zdarzenia/(d·100 ton) 238 U jest na poziomie 2· g/g. 220 Rn: opóźniona koincydencja /α: 212 Bi/ 212 Po, τ = 433 ns 232 Th jest na poziomie 2.4· g/g 210 Po: 9 zdarzeń/(d·1 t), znacznie mniej 210 Bi niż 210 Po, 210 Po eliminowany cięciem α/ (Gatti cut) 85 Kr: opóźniona koincydencja /, 85 Kr/ 85m Rb, τ = 1.46 s, BR = 0.43 %, 85 Kr = (29 ± 14) zdarzeń/(d·100 ton) (90 % C.L.) 210 Bi: brak sygnatury, wolny parametr

24 Zagadnienia Słońce jako źródło neutrin Detektor B OREXINO Badanie i dobór materiałów Analiza sygnału Pierwszy wynik pomiaru strumienia neutrin 7 Be

25 Akwizycja i struktura danych

26 Algorytmy do rekonstrukcji pozycji zdarzeń oparte są o metodę największej wiarygodności, którą poszukuje się najbardziej prawdopodobnego miejsca emisji fotonów. x0x0 t4t4 t5t5 t6t6 t1t1 t2t2 t3t3 t i = const + tof i + t ' i tof i = n/c * d i (x i,y i,z i ) Zakładamy próbną pozycję zdarzenia x 0 Obliczamy tof (czas przelotu) dla każdego fotonu Odejmujemy tof od każdego t i Porównujemy otrzymany rozkład t' i z oczekiwanym rozkładem fotonów emitowanych ze scyntylatora Algorytm przeszukuje inne pozycje x 0 dopóki nie znajdzie pozycji dla której dopasowanie jest najlepsze titi t'it'i (x i,y i,z i )

27 Rozkład zdarzeń 14 CRozkład zdarzeń 214 Bi- 214 Po Zdolność rozdzielcza rekonstrukcji pozycji 14 ± 2 cm dla zdarzeń 214 Bi- 214 Po (dwa zdarzenia, jedna pozycja) 41 ± 6 cm dla 14 C (jednorodny rozkład ~ r 2 dr)

28 k B = 0.0 k B = Quenching Light yield 500 p.e. / MeV Widzialna (wypromieniowana) energia Ilość zarejestrowanych fotonów na wszystkich fotokatodach BOREXINO Energia kinetyczna elektronu [MeV] L npe = L [MeV] * 500 [pe/MeV]

29 Własności detektora

30 B OREXINO : 192 dni pomiarów

31 Analiza widma

32 Sygnał neutrin typu 7 Be

33

34 Moment magnetyczny

35

36 Strumień 8 B, E > 2.8 MeV

37 Dyskryminacja -

38 Kalibracja E – specjalne źródła

39 Dioda Źródło Źródła kalibracyjne Obciążnik

40 Urządzenia kalibracyjne

41 Węgiel 11 C 11 C: + 12 C 11 C + n + wychwyt n (2.2 MeV) 11 C 11 B + e + + e T 1/2 = 20.4 min Emax = 1.0 MeV 11 C – eliminacja pozwoli mierzyć strumienie neutrin pep i CNO – byłby to pierwszy pomiar tych strumieni !!!

42 Podsumowanie B OREXINO od początku był projektowany i konstruowany jako detektor niskotłowy! 15 lat badań – wiele rozwiązań wykorzystano w innych eksperymentach. Rejestracja neutrin 7 Be, pp, pep, CNO o energiach < 2 MeV w czasie rzeczywistym Program pomiaru strumienia geoneutrin B OREXINO może zaobserwować supernową Pomiar momentu magnetycznego neutrina na poziomie 5· B przy użyciu sztucznego źródła neutrin ( 51 Cr, E = 751 keV) (obecnie < B ) Poszukiwanie 02 ( 130 Xe, 150 Nd) Ultra-niskotłowy Detektor B OREXINO o masie 300 t


Pobierz ppt "Warszawa, 28 listopada 2008 W yniki eksperymentu B OREXINO po 192 dniach pomiarów Marcin Wójcik Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński."

Podobne prezentacje


Reklamy Google