Nowe wyniki eksperymentu BOREXINO Kraków, 16 grudnia, 2008 Marcin Misiaszek, Instytut Fizyki UJ

Dominujący cykl pp pp - 1 pp -2 pp -3 H. Bethe W. Fowler

Cykl CNO …główne źródło energii w gwiazdach M > 2 M S … Astrofizyczna ważność wyników 14 N+p -> 15 O wolniejsza niż przypuszczano (eksperyment LUNA) Słoneczne CNO- przewidywania mniejsze o czynnik ~ 2 ! Wiek najstarszych gwiazd !

Energia neutrin [MeV] GALLEX GNO SAGE Sygnał scałkowany brak pomiaru widma Neutrina słoneczne SuperK, SNO Pomiar widma Informacja o kierunku neutrina BOREXINO Od sierpnia 2007 neutrina 7-Be

Historia detekcji neutrin słonecznych Odkrycie oscylacji neutrin Test termojądrowych reakcji

Oscylacje neutrin w materii Długość oscylacji ~ 10 2 km Efektywna masa e (rozpraszanie neutrin na elektronach) wynika z potencjału: A ~ G F N e E 2 => dla E > 1 MeV dominuje wpływ materii prowadzi do zwiększonego deficytu neutrin e w tym przedziale energetycznym Nieznany zakres przed BOREXINO Teraz dodatkowa informacja o strumieniu pp- e Oscylacje próżniowe Wpływ materii 1 10 MeV

BOREXINO Rozpraszanie neutrin na elektronach e e Detekcja w ciekłym scyntylatorze (~300t): Niski próg detekcji (~60 keV) Dobra rozdzielczość energetyczna 1 MeV ) Czuły na pomiar neutrin poniżej 1 MeV Aktywny od 16 maja 2007

BOREXINO umieszczony został we włoskim podziemnym laboratorium w Gran Sasso, narodowy park Abruzji, Włochy, ~120 km od Rzymu Osłona: 1400 m skały (~3500 m.w.e) Detektory Borexino i CTF Budynki zewnętrzne laboratorium

Schemat detektora BOREXINO Zbiornik wody: osłona i n wodny detektor Č 208 PMTs w wodzie 2100 m 3 Płyty stalowe Scyntylator: 300 t PC+PPO nylonowym balonie o grubości 150 m Stalowa sfera: 2212 PMTs + koncentratory światła 1350 m 3 Balony nylonowe: Wewnętrzny: 4.25 m Zewnętrzny: 5.50 m Bardzo dobra osłona od zewnętrznego tła Wzrastająca czystość zewnętrznych warstw w kierunku środka detektora

Teoretyczne widmo elektronów odrzutu w reakcji rozpraszania ich przez neutrina słoneczne. pp CNO, pep 8B8B 7 Be

14 C 210 Po Głównie zewnętrzne oraz Całkowita ilość fotoelektronów w zdarzeniu Statystyka zliczeń ~ 1 dzień pomiarów Arbitralne jednostki Surowe widmo

Konwersja liczby zmierzonych fotoelektronów do energii zdarzenia Fit parametrów do kształtu elektronów z 14 C ~ 500 pe /MeV Monitoring stabilności detektora Liczba fotoelektronówDate N

Algorytmy do rekonstrukcji pozycji Bazują na metodzie pomiaru różnicy czasów detekcji fotonów opracowane na danych z MC, testowane w prototypie Borexino sprawdzone na wybranych zdarzeniach w koincydencji ( 214 Bi- 214 Po) 14 C rozłożone jednorodnie w kuli r 2 -kształt do R=4.25m Rozdzielczość przestrzenna: 35 cm dla 200 keV 16 cm dla 500 keV Rozkład radialny rozpadów 14 C

Rozkład przestrzenny zdarzeń Odrzucenie zdarzeń tła (głównie pr. gamma) R < 3.3 m (100 t masy scyntylatora) Rozkład radialny R2R2 gauss z vs R c scatter plot FV

Widmo zdarzeń w centralnej części detektora z usuniętymi zdarzeniami mionowymi. Kr+ Be 14 C 210 Po 11 C Następnie: odrzucamy zdarzenia w koincydencji 214 Bi- 214 Po

BOREXINO 1'szy wynik First real time detection of 7Be solar neutrinos by Borexino (Phys. Lett. B 658 (2008) ) – dane z 47 dni Częstość rozpraszania elektronów przez 7 Be 7 Be Rate: 47 ± 7 STAT ± 12 SYS c/d/100 t

BOREXINO 2'gi wynik New results on solar neutrino fluxes from 192 days of Borexino data (Phys. Rev. Lett. 101 (2008) ) – dane z 192 dni Częstość rozpraszania elektronów przez 7 Be 7 Be Rate: 49 ± 3 STAT ± 4 SYS c/d/100 t

BOREXINO a oscylacje Hipoteza braku oscylacji 75 ± 4 c/100t/d Oscylacje ( BPS07(GS98) HighZ ) 48 ± 4 c/100t/d Oscylacje ( BPS07(AGS05) LowZ ) 44 ± 4 c/100t/d BOREXINO wynik eksperymentalny 47 ± 3 stat ± 4 sys c/100t/d

BOREXINO 3'ci wynik Measurement of the solar 8 B neutrino flux with 246 live days of Borexino and observation of the MSW vacuum-matter transition (arXiv: v1 wysłane do Phys. Rev. Lett.) – dane z 246 dni 8 B Rate: (0.26 ± 0.04 STAT ± 0.02 SYS ) c/d/100 t Brak oscylacji 4.2 BS07(GS98) brak oscylacji BS07(GS98)

Podsumowanie Pierwsza obserwacja neutrin 7 Be Pierwsza obserwacja neutrin 8 B poniżej 5MeV Wyniki zgodne z o oscylacjami LMA Możliwa spektroskopia neutrinowa przy energiach neutrin poniżej 1 MeV W przyszłości: CNO-, pep, Geo-, Reactor- s, moment magnetyczny

Literatura First real time detection of 7Be solar neutrinos by Borexino (Phys. Lett. B 658 (2008) ) New results on solar neutrino fluxes from 192 days of Borexino data (Phys. Rev. Lett. 101 (2008) ) Measurement of the solar 8 B neutrino flux with 246 live days of Borexino and observation of the MSW vacuum-matter transition (arXiv: v1)