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

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

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

3 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 3 Neutrinooszillationen D far D near ~ sin 2 (2 θ 12 : sin 2 (2Θ 12 ) ~ 0.86 θ 23 : sin 2 (2Θ 23 ) ~ 1 θ 13 unbekannt : sin 2 (2Θ 13 ) < 0.2 (Chooz)

4 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 4 Double Chooz 2 identische Detektoren Systematische Fehler werden kleiner angestrebte Sensitivität : sin 2 (2Θ 13 ) < 0.03 (90% C.L.) Disappearence Experiment (nur e können detektiert werden) E e ) einige MeV m

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

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

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

8 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 8 Gd - Flüssigszintillator :Lichtausbeute

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

10 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 10 Gd - Flüssigszintillator :Lichtausbeute

11 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 11 Gd - Flüssigszintillator :Lichtausbeute

12 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 12 Gd - Flüssigszintillator :Lichtausbeute Vorhersagen mit dem Modell für alle Szintillator- zusammensetzungen Optimierung der Szintillator- eigenschaften target a1 = PXE-Anteil

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

14 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 14 Gd - Flüssigszintillator :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

15 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg 15 Gd - Flüssigszintillator :Pulsform erste Messung mit Szintillatorstandard fit mit einfacher Exponentialfunktion : 1.8 ns time [a.u.] # Ereignisse

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


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