Experiment TGV II prvn vsledky s 6 12

Experiment TGV II (první výsledky s 6. 12. 2006 106 Cd) o Spektrometr TGV II o Zpracování dat o Předběžné výsledky, Výhled Pavel Čermák

bb a EC/EC o o o TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu 106 Cd a dvojitého beta rozpadu 48 Ca (bb procesy) bb … pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný nebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinů kanály rozpadu (b-b-, b+b+, b+/EC, EC/EC), módy rozpadu (0 n, 2 n) b-b- : (A, Z-2) → (A, Z) + 2 e- [+ 2 n’e] EC/EC : 2 e- + (A, Z+2) → (A, Z) [+ 2 ne] +X Pozorovatelné: 2 e- , E < Q 6. 12. 2006 Pozorovatelné: 2 X, E ~ 21 ke. V Pavel Čermák 2

TGV II o o o (2000 –. . . ) cílem je změřit EC/EC proces v jádře 106 Cd a případně zlepšit výsledky s 48 Ca (b-b-) detekce 2 charak. fotonů z deexcitace at. obalu 106 Pd: Ka 2= 21. 02 ke. V Ka 1= 21. 18 ke. V Kb 1’= 23. 81 ke. V Kb 2’= 24. 30 ke. V 6. 12. 2006 Pavel Čermák 3

TGV II (předpovědi, měření) o Teoretické předpovědi: T 1/2 = 1. 0· 1020 let (Suhonen) 8. 7· 1020 let (Hirsch) 4. 4· 1021 let (Šimkovic) o Dosavadní měření: (vetšinou do vzbuzených stavů T 1/2 > 6. 2· 1018 let T 1/2 > 7. 3· 1019 let (Barabash, HPGe detektor + Cd folie, Modane) (Belli, Na. I(Tl), podobná geometrie jako TGV, Gran Sasso) T 1/2 (g. s → g. s. ) > 5. 8· 1017 let 6. 12. 2006 106 Pd) (Georgadze, měření s 116 Cd. WO 4 scintilátory, zdroj=detektor, Solotvina) Pavel Čermák 4

TGV II (aparatura) Umístění: podzemní laboratoř v Modane (LSM), 4800 m. w. e. , miony 4. 2 m-2·den-1 Modane 1. 2. 6. 12. 2006 Pavel Čermák Teleskop složený z 32 HPGe planárních detektorů prokládaných radioaktivními zdroji Pasívní stínění: 20 cm elektrolytické mědi, vzduchotěsný box, 10 cm olova, 16 cm BPE 5

TGV II (kryostat) HPGe Cd HPGe o o o 6. 12. 2006 detektory Ø 60 mm (citlivá plocha 2040 mm 2) celkový citlivý objem 400 cm 2 (3 kg) množství zkoumaného mat. : 10 - 25 g energetický práh ≈ 10 ke. V elektronika: koincidence+potlačení mikrofonu Pavel Čermák 6

Zpracování dat (1) o o o o o akvizice: RTLinux (stabilita, vzdálený přístup) sběrnice CAMAC diskriminace LE 32 kanálů, analogový multiplexer 1/8, dvojí tvarování => 8 x ADC čas každé události, multiplicita, maska s aktivovanými kanály automatické doplňování LN 2 (každé 3 dny) → zastavení akvizice zápis dat event-by-event kontrola četnosti na abnormality zápis dat do vhodných datových struktur (Tree) vlastní zpracování (Root) – jednoduchá, koincidenční a součtová spektra, podklady pro redukci pozadí 6. 12. 2006 Pavel Čermák 7

Zpracování dat (2) o o před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den) kalibrace na píky 238 ke. V (Th) a 59 ke. V (241 Am), korekce pomocí rtg z 106 Cd (23 ke. V) Fit Cd multipletu: (totální koincidenční spektrum, 8491 hodin) Þ fixace pološířky a korekce polohy v oblasti kolem 20 ke. V 6. 12. 2006 Pavel Čermák 8

Potlačení pozadí (1) o o kromě pasívního stínění použity techniky pro redukci pozadí při zpracování dat nejvýraznější efekt má použití koincidencí: Data za 8491 hodin: • všechny události (1540663) • koincidence mezi sousedními detektory (287778) • omezení na energetické okno 19 -22 ke. V (4740) 6. 12. 2006 Pavel Čermák 9

Potlačení pozadí (2) o o potlačení mikrofonického efektu s využitím dvojího tvarování signálu (2 ms a 8 ms) matice = dvourozměrné ‘spektrum’ rozvinuté podle energie s odlišným tvarováním vymezení oblasti s vyhovujícími událostmi použití definovaných kritérií při pozdějším zpracování Matice + efekt potlačení 6. 12. 2006 Pavel Čermák 10

Výsledky (1) o o měření s 106 Cd po 8491 hodinách výsledné koincidenční spektrum po aplikaci všech metod potlačení pozadí • data • lineární pozadí • K-X z Cd • vyloučené události odpovídající K-X z Pd 6. 12. 2006 Pavel Čermák 11

Výsledky (2) Vzorec pro odhad poločasu rozpadu: N 0. . . počet atomů ve vzorku (4. 25 x 1022) e. . . efektivita registrace (4. 7%) t. . . čas [roky] N … počet naměřených (vyloučených) událostí Výsledky dosavadního měření s 106 Cd (g. s. → g. s. , 8491 hodin): (12 folií) (8 folií) 6. 12. 2006 Pavel Čermák 12

Lokalizace nečistot plocha pod píkem 238 ke. V pro jednotlivé detektory o pravděpodobný zdroj nečistot – napojení víka kryostatu 6. 12. 2006 Pavel Čermák 13

Závěr Status o o spektrometr v plné konfiguraci pozaďová a testovací měření provedena hlavní měření s 106 Cd (únor 2005 – únor 2006) dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu ( 106 Cd) Výsledky o o Významné posunutí limitu na T 1/2 (2 n. EC/EC, g. s. →g. s. ) v jádře 106 Cd (~3 řády) Vyloučení jednoho z teoretických výsledků => nové podklady pro výpočty maticových elementů 6. 12. 2006 Pavel Čermák 14

Výhled o o o redukce pozadí větší objem materiálu (15 g) => faktor 2 delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň 1 -3 let) => faktor 2 -4 6. 12. 2006 Pavel Čermák 15

Výstupy za rok 2006 o o Prezentace na Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics, Paris, September 3 -9, 2006 P. Beneš, P. Čermák, . . . , I. Štekl et al. : The Low Background Spectrometer TGVII for Double Beta Decay Measurements, accepted to Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 6. 12. 2006 Pavel Čermák 16