Szintillationsmessungen innerhalb des Reaktorneutrinoexperiments Double Chooz Christoph Aberle

Szintillationsmessungen innerhalb des Reaktorneutrinoexperiments Double Chooz Christoph Aberle MPIK Heidelberg Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels 2007 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Inhalt l l 2 Neutrinooszillationen Double Chooz Experiment : Übersicht Flüssigszintillator : Energietransfer Lichtausbeutemessung Pulsform Zusammenfassung Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Neutrinooszillationen ~ sin 2(2 Q 13) Dnear Dfar θ 12: sin 2(2Θ 12) ~ 0. 86 θ 23: sin 2(2Θ 23) ~ 1 3 θ 13 unbekannt : sin 2(2Θ 13) < 0. 2 (Chooz) Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Double Chooz 2 identische Detektoren Systematische Fehler werden kleiner angestrebte Sensitivität : sin 2(2Θ 13) < 0. 03 (90% C. L. ) l Disappearence Experiment (nur e können detektiert werden) E ( e ) einige Me. V << mm l 4 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Double Chooz Detektor 7 m target : 80% Dodecan + 20% PXE + 1 g Gd /l + 6 g PPO / l 7 m 511 ke. V e Nichtszintillierendes Öl : Abschirmung 511 ke. V p e+ n -catcher: 50% Dodecan + 46% Mineralöl + 4% PXE + 6 g PPO /l Gd Edelstahltank + 400 PMTs m VETO: Szintillierendes Öl Stahl-Abschirmung Nachweisreaktion : inverser b Zerfall e + p n + e + 5 Christoph Aberle, MPIK n – Einfang am Gd Heidelberg Untergrund-Unterdrückung

Anforderungen an Szintillatoren l l l l 6 hohe Lichtausbeute gleiche Lichtausbeute in beiden Szintillatoren Pulsformanalyse gleiche Dichte in allen Volumen Stabilität des Szintillators ( Gadolinium ! ) Radiochemische Reinheit Absorptionslänge Materialverträglichkeit. . . Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : Energietransfer g g e- C 12 ´PPO Ratengleichungen für die einzelnen Pfade Compton - Effekt Gd ´PPO O M PXE O O Gd I n O O M C H 7 C. Buck, F. X. Hartmann, D. Motta, S. Schönert, Chem. Phys. Lett. 435 (2007) 252 – 256 Gd Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : 8 Lichtausbeute Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : l l l 9 Lichtausbeute Compton Rückstreuung selektiere max. Energiedeposition in der Probe 137 Cs Quelle Wie viel Licht erhält man pro Me. V deponierter Energie ? Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : 10 Lichtausbeute Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : 11 Lichtausbeute Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute a 1 = PXE-Anteil target 12 l Vorhersagen mit dem Modell für alle Szintillatorzusammensetzungen l Optimierung der Szintillatoreigenschaften Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : Lichtausbeute Optimierte Target - Lichtausbeute Vorhersage g catcher Lichtausbeute Gleiche Lichtausbeute in beiden Szintillatoren 13 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : l l 14 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 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Gd - Flüssigszintillator : l erste Messung mit Szintillatorstandard l fit mit einfacher Exponentialfunktion : Pulsform # Ereignisse t = 1. 8 ns time [a. u. ] 15 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

Zusammenfassung Double Chooz : Reaktorneutrinoexperiment zur Bestimmung von Q 13 l Lichtausbeutemessungen Parameter für das Energietransfermodell Optimierung der Szintillatorzusammensetzung l Pulsformanalyse könnte Ereignisse den zwei Volumen zuordnen l 16 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg