250 likes | 452 Views
Первые результаты наблюдения 7 Ве солнечных нейтрино детектором БОРЕКСИНО. Е.А. Литвинович РНЦ «Курчатовский Институт» от имени коллаборации БОРЕКСИНО Сессия РАН , 30 ноября 2007 г. Содержание:. Физическая программа проекта БОРЕКСИНО; Детектор; Особенности сбора данных;
E N D
Первые результаты наблюдения 7Ве солнечных нейтрино детектором БОРЕКСИНО Е.А. Литвинович РНЦ «Курчатовский Институт» от имени коллаборации БОРЕКСИНО Сессия РАН, 30 ноября 2007г.
Содержание: • Физическая программа проекта БОРЕКСИНО; • Детектор; • Особенности сбора данных; • Результат по солнечным 7Beν. Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Физическая программаБОРЕКСИНО • Моноэнергетические (Е = 862 кэВ) солнечные 7Be нейтрино; • pep и CNO нейтрино; • Антинейтрино от реакторов; • Геонейтрино; • Сверхновая (?) + поиск редких процессов за пределами ССМ; • Пучок νμв рамках проекта CNGS… Скорость счета ν (ССМ+LMA), предсказание для БОРЕКСИНО Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
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; Россия: НИИЯФ МГУ, Москва; ОИЯИ, Дубна; ПИЯФ РАН, Гатчина; РНЦ «Курчатовский Институт», Москва; США: Принстонский университет; Технологический университет шт. Вирджиния; Франция: Седьмой Парижский университет. Состав коллаборации: Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Лаборатория Гран Сассо (Италия): Корпуса лаборатории Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Детектор БОРЕКСИНО: Стальная сфера (R=6,85 м): - 2212 8” ФЭУ; -1350 м3PC+DMP (5,0 г/л) 278 т. PC+PPO(1,5 г/л) • 2100 м3 водяной бак: • R=9 м, H=16,9 м; • 208 ФЭУ в воде, • смотрящих наружу; • - защита от μ, γ и n Две 125 мкм нейлоновые сферы: - R=4,25 м; - R=5,5 м (Rn-барьер) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
2212 8” ФЭУ Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Регистрацияν • ν-eрассеяниев жидком органическом сцинтилляторе: • Низкий порог регистрации; • Хорошее энергетическоеразрешение; • Хорошая пространственнаяреконструкция. ОДНАКО… • Невозможно определить направление ν; • Невозможно отличить νсобытия отдругихβ (естественная р/активность). • !! ВЫСОЧАЙШИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАДИАЦИОННОЙ ЧИСТОТЕ СЦИНТИЛЛЯТОРА И МАТЕРИАЛОВ ДЕТЕКТОРА !! Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
CTF – прототип БОРЕКСИНО • 4 т. сцинтиллятора внутри нейлоновой сферы радиусом R=1м, 100 ФЭУ; • Опыт CTF в 1996 – 2003 гг. показал, что добиться уровня содержания 238Uи 232Th в сцинтилляторе порядка 10-16– 10-17 г/г - реально ! Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Заливка детектора БОРЕКСИНО • 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 Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Заливка детектора БОРЕКСИНО Завод по очистке воды и сцинтиллятора Детектор Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Сбор данных • …осуществлялся уже в процессе заливки детектора, а также детектором, заполненным N2и водой (в т.ч. калибровки с р/а источником); • Триггер: срабатывание ≥ 30 ФЭУ в окне 60 нс; • Мюонный триггер: ≥ 6 внешних ФЭУ в окне 150 нс. • Для каждого события записывается время относительно триггера и заряд каждого из сработавших ФЭУ; • Энергетический порог детектора: ≈60 кэВ ! • Скорость счета детектора: ≈15 Гц (в основном 14C) !! • Статистика: 47,4 суток. Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
14C и световыход сцинтиллятора • 14C: (2,7 ± 0,6) · 10-18 (14C/12C); • Фит спектра 14C (Eβmax = 156 кэВ); • Энерг. разрешение: • 10% при 200 кэВ; • 8% при 400 кэВ; • 6% при 1 МэВ. ~500 ф.электронов/МэВ Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Содержание 238U,232Thи 85Krв сцинтилляторе 1) 238U:214Bi 214Po 210Pb (214Po = 237 мкс) (7,69 МэВ) 2) 232Th:212Bi 212Po 208Pb (212Po = 431 нс) (8,78 МэВ) (BR 64%) 3) 85Kr:85Kr 85mRb 85Rb (85mRb = 1,46 мкс) (514 кэВ) (BR 0,43%) <2соб./(день · 100 тонн) => 2·10-17г/г <0,3соб./(день · 100 тонн) =>7·10-18г/г <35 соб./(день · 100 тонн) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Энергетический спектр 0,5 МэВ 1 МэВ 14C 210Po α photoelectrons (ЗДЕСЬ: время набора данных ~0,5 суток) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Подавление мюонов 1 МэВ подавление μ • μ регистрируются как внешним так и внутренним детектором; • Скорость счета μ = 0,055 ± 0,002 с-1 Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Чувствительный объем • Номинально: 100 тонн (R = 3 м); • Радиус мишени: 4,25 м (278 тонн сцинтиллятора); • Эффективный радиус мишени определялся на основании пространственного восстановления: • 14C; • 220Rn (τ = 80 с) на поверхности нейлоновой сферы; • Внешних γ; • Чувствительный объем определялся, как содержащий 35,9% событий. Именно это число соответствует отношению «Чувствительный Объем / Полный Объем»; • Пространственное разрешение 13±2 см (при 800 кэВ), 41±6 см (при 140 кэВ). Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Спектр за 47,4 дня 0,5 МэВ 1 МэВ 1,5 МэВ 210Po Подавление μ 14C 85Kr + 7Be ν 11C Чувствительный объем Подавление 214BiPo и производных от 222Rn Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Фит спектра (без α/β разделения) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
α/β разделение (arXiv:0705.0239) этот график получен во время заливки α • Метод основан на отличии форм импульсов α- и β-событий. β Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Фит с применением α/β разделения Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Результат 47 ± 7стат±12сист7Beν / (сутки · 100 т.) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Сравнение с теоретическими предсказаниями для БОРЕКСИНО: 47 ± 7стат ± 12систсоб./(сутки · 100 т.) 75 ± 4соб./(сутки · 100 т.) без осцилляций 49 ± 4 соб./(сутки · 100 т.) с осцилляциями в области LMA, ∆m122=7,92·10-5эВ2, sin2θ12=0,314 и BPS07(GS98) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
Заключение • Сверхнизкофоновый, массивный нейтринный детектор БОРЕКСИНО приступил к сбору данных в проектном режиме; • Спектральные измерения низкоэнергетических (E < 1 МэВ) солнечныхнейтрино осуществлены впервые в режиме реального времени; • Полученный результат для 7Be νнаходится в согласии с MSW-LMA решением для осцилляций. Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"
First real time detection of 7Be solar neutrinos by Borexino, Physics Letters B PLB-D-07-00772R2 (2007) (arXiv:0708.2251) Е.А. Литвинович, РНЦ "КИ"