experiment tgv ii ( prvn í výsledky s 106 cd)

Experiment TGV II(první výsledky s 106Cd)

Spektrometr Spektrometr TGV IITGV II

Zpracování datZpracování dat

Předběžné výsledky, VýhledPředběžné výsledky, Výhled

6. 12. 2006 Pavel Čermák 2

a EC/EC

0+

1+

106Cd

Q . 8 MeVEC/EC=2 7

Obohacen = 1.25%í

106Ag

106Pd

0+

: (A, Z-2) → (A, Z) + 2e- [+ 2’e]

TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu 106106Cd a Cd a dvojitého beta rozpadudvojitého beta rozpadu 4848CaCa procesy procesy

…… pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný nebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinůnebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinů

kankanály rozpadu ály rozpadu /EC, EC/EC), módy rozpadu (0/EC, EC/EC), módy rozpadu (022))

EC/EC: 2e- + (A, Z+2) → (A, Z) [+ 2e] +X

Pozorovatelné: 2e- , E < Q Pozorovatelné: 2X, E ~ 21keV

0+

6+

0+

48Ca 48Sc

48Ti

Q MeV=4.27

Obohacen = 0.19%í


TGV II (2000 – ...)(2000 – ...) cílem je změřit EC/EC proces v jádře cílem je změřit EC/EC proces v jádře

106106Cd a případně zlepšit výsledky s Cd a případně zlepšit výsledky s 48CaCa

detekce 2 charak. detekce 2 charak. fotonů z deexcitacefotonů z deexcitace at. obaluat. obalu 106106Pd:Pd:

K2=21.02keVK=21.18keVK’=23.81keVK2’=24.30keV


TGV II (předpovědi, měření)

T1/2 = 1.0·1020 let (Suhonen)

8.7·1020 let (Hirsch)

4.4·1021 let (Šimkovic)

Teoretické předpovědi:

Dosavadní měření: (vetšinou do vzbuzených stavů 106Pd)

T1/2 (g.s → g.s. ) > 5.8·1017 let

T1/2 > 6.2·1018 let (Barabash, HPGe detektor + Cd folie, Modane)T1/2 > 7.3·1019 let (Belli, NaI(Tl), podobná geometrie jako TGV, Gran Sasso)

(Georgadze, měření s 116CdWO4

scintilátory, zdroj=detektor, Solotvina)


TGV II (aparatura)

Umístění: podzemní laboratoř v Modane (LSM), 4800 m.w.e., miony 4.2 m-2·den-1

Modane

1. Teleskop složený z 32 HPGe planárních detektorů prokládaných radioaktivními zdroji

2. Pasívní stínění: 20cm elektrolytické mědi, vzduchotěsný box, 10cm olova, 16cm BPE


TGV II (kryostat)

detektory Ø60mm (citlivá plocha 2040mm2) celkový citlivý objem 400 cm2 (3 kg) množství zkoumaného mat.: 10 - 25 g energetický práh ≈ 10 keV elektronika: koincidence+potlačení

mikrofonu

HPGe

HPGe

Cd


Zpracování dat (1)

akvizice: RTLinux (stabilita, vzdálený přístup) sběrnice CAMAC diskriminace LE 32 kanálů, analogový multiplexer 1/8, dvojí tvarování => 8x ADC čas každé události, multiplicita, maska s aktivovanými kanály automatické doplňování LN2 (každé 3 dny) → zastavení akvizice zápis dat event-by-event

kontrola četnosti na abnormality zápis dat do vhodných datových struktur (Tree) vlastní zpracování (Root) – jednoduchá, koincidenční a součtová

spektra, podklady pro redukci pozadí


Zpracování dat (2) před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den)před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den) kalibrace na píky 238 keV (Th) a 59 keV (kalibrace na píky 238 keV (Th) a 59 keV (241241Am), korekce Am), korekce

pomocí rtg z pomocí rtg z 106106Cd (23 keV)Cd (23 keV)

Fit Cd multipletu: (totální koincidenční spektrum, 8491 hodin)

fixace pološířky a korekce polohy v oblasti kolem 20 keV


Potlačení pozadí (1) kromě pasívního stínění použity techniky pro redukci pozadí při

zpracování dat nejvýraznější efekt má použití koincidencí:

• všechny události (1540663)• koincidence mezi sousedními detektory (287778)• omezení na energetické okno 19-22 keV (4740)

Data za 8491 hodin:


Potlačení pozadí (2)

potlačení mikrofonického efektu s využitím dvojího tvarování signálu

(2s a 8s) matice = dvourozměrné ‘spektrum’

rozvinuté podle energie s odlišným tvarováním

vymezení oblasti s vyhovujícími událostmi

použití definovaných kritérií při pozdějším zpracování

Matice + efekt potlačení


Výsledky (1)

• data• lineární pozadí• K-X z Cd• vyloučené události odpovídající K-X z Pd

měření s 106Cd po 8491 hodinách výsledné koincidenční spektrum po aplikaci všech metod potlačení

pozadí


Výsledky (2)

Vzorec pro odhad poločasu rozpadu:

N

tNT

02/1

2ln

N0 ... počet atomů ve vzorku (4.25 x 1022)..... efektivita registrace (4.7%)t ..... čas [roky]N … počet naměřených (vyloučených) událostí

yCdT ECEC 20106/22/1 100.2)(

yCdT ECEC 20106/22/1 107.3)(

Výsledky dosavadního měření s 106Cd (g.s. → g.s., 8491 hodin):

(12 folií)

(8 folií)


Lokalizace nečistot

plocha pod píkem 238 keV pro jednotlivé detektory

pravděpodobný zdroj nečistot – napojení víka kryostatu


Závěr

VVýznamné posunutí limitu na Týznamné posunutí limitu na T1/21/2 (2 (2EC/EC, g.s.EC/EC, g.s.→g.s.→g.s.) v jádře ) v jádře 106106Cd (Cd (~~3 řády)3 řády)

Vyloučení jednoho z teoretických výVyloučení jednoho z teoretických výsledksledků =ů =>> nové podklady nové podklady pro výpočty maticových elementůpro výpočty maticových elementů

spektrometr v plné konfiguracispektrometr v plné konfiguraci pozaďová a testovací měření provedenapozaďová a testovací měření provedena hlavní měření s hlavní měření s 106106Cd (únor 2005 – únor 2006) Cd (únor 2005 – únor 2006) dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším

příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu (příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu (106106Cd)Cd)

Status

Výsledky


Výhled

redukce pozadíredukce pozadí větší objem materiálu (15g) =větší objem materiálu (15g) =>> faktor 2 faktor 2 delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň

1-3 let) =1-3 let) =>> faktor 2-4 faktor 2-4


Výstupy za rok 2006

Prezentace na Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics, Paris, September 3-9, 2006

P. Beneš, P. Čermák,... ,I. Štekl et al.: The Low Background Spectrometer TGVII for Double Beta Decay Measurements, accepted to Nucl. Instr. Meth. Phys. Res.A

experiment tgv ii ( prvn í výsledky s 106 cd)

Documents