MonteCarlo simulation of the XENON1T experiment and first comparison with the Muon Veto data.

Rocchetti, Arianna (2017) MonteCarlo simulation of the XENON1T experiment and first comparison with the Muon Veto data. [Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in Fisica [LM-DM270]
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Abstract

L’esperimento XENON1T, in acquisizione dati presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, è una Time Projection Chamber (TPC) contenente 2 t di xeno liquido ed ha come obiettivo una sensibilità per sezioni d'urto WIMP-nucleone indipendenti dallo spin pari a 1.6 10^(-47) cm^(2), per WIMP di massa 50 GeV/c^(2), in 2 t y. A tale scopo è fondamentale la riduzione di tutte le sorgenti di fondo. Per abbattere il fondo esterno la TPC è inserita all'interno di un Muon Veto: una vasca cilindrica riempita di acqua, dotata di 84 fotomoltiplicatori (PMT) , che funge sia da schermo passivo contro la radiazione esterna (gamma e neutroni), sia da veto per i muoni grazie alla rivelazione della luce Cherenkov da essi prodotta in acqua. In questo lavoro presentiamo uno studio sulle configurazioni di trigger del Muon Veto e sulla sua efficienza. Lo studio è basato sul confronto di simulazioni Monte Carlo con i primi dati del rivelatore. Si ottiene un'efficienza del 99.5% per eventi di muone e del 43% per sciami generati da interazioni del muone nella roccia che circonda la sala sperimentale, e conseguente riduzione degli eventi di background attesi nell'attuale run scientifico a 1.3 10^(-3) eventi. È già previsto dalla collaborazione il futuro upgrade dell'esperimento: XENONnT. Uno studio sulle possibili geometrie della TPC di XENONnT è stato effettuato mediante simulazioni Monte Carlo. Tra le possibili migliorie apportabili a XENONnT vi è la sostituzione degli attuali sensori di luce con fotomoltiplicatori al silicio (SiPM). Le simulazioni mostrano che, mediante una copertura totale della TPC con i SiPM, si ha un aumento dell'efficienza nella collezione di luce (LCE) del 20%. La LCE è un parametro fondamentale per la rivelazione del segnale di luce (S1) nella TPC; in questa configurazione si raggiunge una soglia in energia per rinculi nucleari di circa 3 keV, aumentando in modo significativo la sensibilità dell'esperimento, in particolare per WIMP di piccola massa.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea magistrale)
Autore della tesi
Rocchetti, Arianna
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
Curriculum B: Fisica nucleare e subnucleare
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
XENON1T,Muon Veto efficiency,XENONnT,Light Collection Efficiency,Dark Matter
Data di discussione della Tesi
31 Marzo 2017
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