Калибровка ближнего детектора в эксперименте t2k

1

Калибровка ближнего детектора в эксперименте T2K

Володин Евгений Александрович

МФТИ(ГУ)ИЯИ РАН

Москва 2012

2

Содержание

•Нейтринные осцилляции

•Эксперимент T2K

•Ближний детектор в эксперименте T2K

•Дальний детектор в эксперименте T2K

•Процесс калибровки

•Полученные результаты

•Выводы

3

3

2

1

1212

1212

1313

1313

2323

2323

100

0cossin

0sincos

cos0sin

010

sin0cos

cossin0

sincos0

001

i

ie

e

e

Нейтринные осцилляции

Матрица Понтекорво-Маки-Накагава-Саката

Вероятности осцилляций

4

Значения параметров осцилляций

5

Цели эксперимента T2K

• Поиск (appearance). Измерение угла с точностью, превышающей точность предыдущих экспериментов в 20 раз (CHOOZ).

• Изучение (disappearance) . Определение параметров и с высокой точностью и

e 13

23 2

23m242

23 10)( эВm %1)2(sin 232

6

Схема эксперимента T2K

• Протонный пучок 30 ГэВ

• Принцип off-axis

• Осцилляционный максимум 600 МэВ

• Ближний и дальний детекторы

7

Ближний детектор

FGD

TPC

ND280

• Состав пучка

• Измерение энергетического спектра

• Измерение сечений взаимодействий

Off-axis детектор ND280

On-axis детектор INGRID

Контроль за:

• Направление пучка

• Профиль пучка

• Интенсивность

8

Дальний детектор Super-Kamiokande

Сигнал CCQE500000 т очищенной воды13000 ФЭУ

Основные фоны:• Примесь в пучке • от NC взаимодействия

e 0

9

Результаты T2K

•В 2011 году:6 кандидатов в электронные события

Значимость 2.5

•В 2012 году (май):Подтверждены данные за 201110 кандидатов в электронные события

Значимость 3.2

013

013

10

Мюонный детектор SMRDЗадачи:•Регистрация мюонов под большими углами•Триггер космических лучей

192 счетчика7x167x875мм^3

248 счетчиков7x175x875мм^3

11

Мультипиксельные лавинные фотодиоды MPPC

Требования к фотодиодам:

• Компактность

• Нечувствительность к

магнитному полю

• Высокая эффективность

регистрации фотонов

Параметры MPPC

Основные недостатки:

• cross-talk

•afterpulse

12

•Используя данные с ADC, а также зная коэффициент усиления и пьедестал, можно определить заряд в фотоэлектронах.

•Используя временную и зарядовую ассиметрию на двух концах индивидуального счетчика SMRD определяются координаты проходящей частицы вдоль счетчика.

•Т.о. восстановленные события используются для дальнейшей реконструкции треков в детекторе SMRD.

Калибровка SMRD

13

Данные по космическим мюонам

•Слева: световыход SMRD счетчиков, сумма сигналов с двух концов

•Центр: ассиметрия между сигналами с двух концов счетчика

•Справа: сравнение световыхода (горизонтальные SMRD счетчики,

сигнал с каждого индивидуального канала) для трех различных сеансов

набора статистики: февраль 2010 (красный), июнь 2010 (синяя),

июль 2011 (зеленая)

14

Сравнение световыхода вертикальных и горизонтальных счетчиков (данные нейтринного пучка) вертикальные горизонтальные

15

Горизонтальные Вертикальные

Сравнение световыхода отдельно вертикальныхи отдельно горизонтальных счетчиков (данные нейтринного пучка).

первый этап набора статистики второй этап набора статистики (январь 2010 – июнь 2010) (ноябрь 2010 – март 2011)

16

Зависимость световыхода от времени (по данным от космических мюонов) горизонтальные вертикальные

17

Временное распределение событий (по данным нейтринного пучка)

Первый набор статистики Второй набор статистики

18

Пространственное распределение событий

Нейтринный пучок

19

Пространственное распределение событий

Нейтринный пучок

20

Пространственное распределение событий

Нейтринный пучок

21

Заключение

• Рассмотрен ускорительный эксперимент с длинной базой T2K

• Изучен детектор мюонного пробега SMRD, а также алгоритмы

работы с данными ближнего детектора.

• Проведены измерения световыхода SMRD счетчиков с помощью

космических мюонов и данных нейтринного пучка (суммарный

световыход горизонтальных счетчиков 42 p.e./MIP).

• Показано, что световыход SMRD счетчиков остается стабильным во

время набора физических данных. Эти данные являются важными

для мониторинга работы детектора.

• Представлено распределение событий по детектору SMRD для

данных нейтринного пучка. Показано, что данное распределение

соответствует временной и пространственной структуре пучка

нейтрино T2K.

22

Спасибо за внимание!