Study of the electronic recoil background of the XENON1T experiment

Uno dei principali protagonisti della caccia alla Materia Oscura è il Progetto XENON presso i LNGS, con l'obiettivo di rivelare le WIMP. Forti dell'esperienza proveniente dalle precedenti fasi del Progetto, l'attuale esperimento XENON1T è il primo che contiene circa 3.2 t di xenon liquido, di cui circa 2 t costituiscono la massa attiva della TPC a doppia fase. E questa è la prima TPC con massa attiva superiore a 1 t e con il più basso livello di fondo tra tutti gli esperimenti di questo tipo. Nel 2017, con un tempo di esposizione di soli 34.2 giorni, XENON1T ha ottenuto uno dei miglior limiti di esclusione per la sezione d'urto di interazione WIMP-nucleo non dipendente dallo spin. Nella prima parte del presente lavoro di tesi, verifico la possibilità che il neutron generator (NG), una sorgente di neutroni per la calibrazione della risposta del rivelatore ai rinculi nucleari (NR), possa essere una sorgente di fondo per il rivelatore essendo posizionato vicino alla TPC. Dalla stima del rate di eventi in presenza o meno del NG, nessuna differenza è stata osservata per gli eventi da rinculo elettronico (ER) a bassa energia. Successivamente alla valutazione dell'attività di U238 e Th232 nei materiali del NG, è possibile stimare il fondo indotto da neutroni radiogenici atteso dal NG: poiché risulta essere due ordini di grandezza inferiore a quanto atteso dai materiali di costruzione del rivelatore, può essere considerato un contributo trascurabile. Nella parte finale della tesi si presentano tutte le possibili sorgenti di fondo per eventi ER nel rivelatore di XENON1T e la simulazione, con il programma GEANT4, di tale fondo. In particolare, è esaminata e discussa la nuova implementazione della simulazione per il doppio decadimento beta dell'isotopo Xe136. Lo stato dell'arte del confronto delle simulazioni Monte Carlo con i dati reali è mostrato alla fine del lavoro di tesi: i risultati preliminari evidenziano una buona conoscenza del fondo dell'ER nel rivelatore XENON1T.