Christoph Aberle MPIK Heidelberg

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

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

3 Neutrinooszillationen
~ sin2(2Q13) Dnear Dfar θ12: sin2(2Θ12) ~ 0.86 θ23: sin2(2Θ23) ~ 1 θ13 unbekannt : sin2(2Θ13) < 0.2 (Chooz) Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

4 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg
Double Chooz 2 identische Detektoren Systematische Fehler werden kleiner angestrebte Sensitivität : sin2(2Θ13) < 0.03 (90% C.L.) Disappearence Experiment (nur ne können detektiert werden) E ( ne ) einige MeV << mm Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

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

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 ... Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

7 Gd - Flüssigszintillator : Energietransfer
C12 ´PPO Ratengleichungen für die einzelnen Pfade Compton - Effekt M O C H I n Gd ´PPO PXE C.Buck, F.X.Hartmann, D.Motta, S.Schönert, Chem.Phys.Lett.435 (2007) 252 – 256 Christoph Aberle, MPIK Heidelberg

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

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

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

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

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