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Actividades do LIP em SNO José Maneira, LIP Jornadas LIP 2005, Peniche Projecto iniciado em Dezembro de 2004 Aderiu à colaboração em Fevereiro de 2005.

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1 Actividades do LIP em SNO José Maneira, LIP Jornadas LIP 2005, Peniche Projecto iniciado em Dezembro de 2004 Aderiu à colaboração em Fevereiro de 2005 José Maneira, Amélia Maio

2 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Resumo Introdução Física de Neutrinos Solares Estrutura e funcionamento de SNO Resultados da fase do sal Actividades no LIP A terceira fase de SNO Método da calibração óptica Desafios da calibração na terceira fase Pespectivas

3 Introdução

4 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Oscilações de neutrinos No modelo standard, a massa dos neutrinos é nula Com M 0, estados próprios de sabor ( e ) e de massa ( ) não coincidem Componentes de massa diferente propagam-se a velocidades diferentes Mudança de sabor! Parâmetros m 2 (frequência) Sin 2 2 (amplitude)

5 J. Maneira - Jornadas LIP Modelo Solar (SSM) Parâmetros Idade e luminosidade Composi ç ão inicial Secções eficazes de reac ç ões nucleares e at ó micas Previsões Fluxo de neutrinos Perfil da velocidade do som Experiências radioqu í micas F = 0.33 SSM F = 0.58 SSM

6 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Mina de n í quel em Creighton (INCO) Em plena actividade 10% da produ ç ão mundial Paisagem no Inverno Sudbury, (Onde é que isso fica?)

7 J. Maneira - Jornadas LIP km na vertical 2 km na horizontal Lá em baixo, um dos laboratórios mais limpos do mundo Sistema de purificação da água

8 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Sudbury Neutrino Observatory Camada H 2 O interna: 1700 ton D 2 O (água pesada) : 1000 ton Camada H 2 O externa: 5300 ton Esfera de Acrílico: diâm. 12 m Estrutura de suporte para 9500 PMTs Liner de Urylon: selagem Rádon

9 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Reac ç ões de Neutrinos em SNO NC ES apenas e CC e + d p + p + e - x + d x + p + n x + e - x + e - mesma secção eficaz p/ os 3 sabores Medição do fluxo total de neutrinos 8 B mesma que em Super-Kamiokande

10 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Fase II (sal) Julho 01 - Set. 03 Fase III( 3 He) Verão 04-Dez. 06 Fase I (D 2 O) Nov Maio 01 3 métodos de detecção de neutrões n captura em 2 H(n, ) 3 H = b Observar 6.25 MeV Medição com os PMTs Indicada para CC 40 contadores proporcionais 3 He(n, p) 3 H = 5330 b Observar p e 3 H Independente dos PMTs Evento por evento 2 t NaCl. n captura em 35 Cl(n, ) 36 Cl = 44 b Observar múltiplos s Medição com os PMTs Melhoria em NC 36 Cl 35 Cl+n 8.6 MeV 3H3H 2 H+n 6.25 MeV n + 3 He p + 3 H p 3H3H 5 cm n 3 He

11 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Observ á veis Medições com os PMTs -posição -tempo -carga Evento reconstruído -vértice -direcção -energia -isotropia

12 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Dados completos 391 dias CC 2176 ± 78 ES 279 ± 26 NC2010 ± 85 #EVENTS Resultados da fase do sal Isotropia Direcção Posição radial

13 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Resultados da fase do sal De acordo com os resultados anteriores, com melhor precisão Confirma-se Transformação de sabor Fluxo neutrinos 8 B do modelo solar

14 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Espectro de energia CC

15 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Análise global de oscilações de neutrinos solares e de reactor Solares, Com novos resultados do sal Solares + KamLAND 766 ton-year Neutrinos solares, dados parciais + Experiência KamLAND, neutrinos de reactor, distância média 180 km

16 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Motivação Física Separação Evento-por-evento Medir NC e CC em sistemas diferentes Erros sistemáticos diferentes Do que a captura de neutrões no sal 2 H + x p + n + x MeV (NC) 3 He + n p + 3 H MeV 40 Contadores numa grelha 1x1 m 398 m comprimento total activo Feitos em níquel de elevada pureza (ppt) x n NCD PMT SNO fase III Contadores Proporcionais 3 He (Neutral Current Detectors) Melhoria na precisão (~2x) da medição NC/CC em SNO resultará numa melhor precisão de 12

17 Actividades no LIP

18 Fonte de calibração óptica Quasi-uniforme (± 20%) Ligada por fibras ópticas a laser de N 2 6 comprimentos de onda entre 337 e 620 nm Largura: 0.6 ns Intensidade fotões por impulso Ajustável com filtros Operação remota

19 H2OH2O D2OD2O ijij SourcePMT Método da calibração óptica Tomam-se dados com a fonte em várias posições I Contam-se o número de hits N ij em cada PMT na janela de tempo prompt (8ns) Compara-se ( 2 ) com a intensidade modelo, que depende de: Atenuações d, h, a Resposta angular dos PMT, R ij Emissão da fonte L ij Ângulo sólido ij

20 Selecção de dados Remover PMTs com caminhos ópticos mais difíceis de modelar Remover reflexões e dispersão com corte temporal

21 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 PMT angular response Atenuação H 2 O D 2 O Attenuation Parâmeteros medidos ao longo do tempo Resposta angular estável Atenuação d2o aumentou Explica a diminuição da resposta em energia PMT+ reflectors angular response H 2 O attenuation Óptica fase sal ~100 m ~20 m ~50 m

22 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Desenvolvimentos fase NCDs 1)Rejeição de PMTs com sombras Modelo não funciona para PMTs parcialmente iluminados 2) Aumento da estatística de PMs Depois do corte anterior Método anterior usa normalização com run central 3) Correcção para reflexões Número de fotões no pico prompt aumenta Atenuação falsamente menor

23 Rejeição de PMTs com sombras Vista dos NCDs através do topo do AV Sombras Mapa de ocupação dos PMs, run não-central

24 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Rejeição de PMTs com sombras

25 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Aumento da estatística de PMs Método anterior removia sempre os PMTs sombreados na run central de normalização Foi desenvolvido um novo método, baseado no cálculo das eficiências relativas dos PMTs Eficiências calculadas a partir dos dados da fase do sal, muito estáveis ao longo do tempo Extrapoladas para NCDs a partir do ganho e limiar Passa-se de ~80% de PMs rejeitados para 50%

26 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Correcção reflexões Reflectividade NCDs ~20 % no máximo Pequeno aumento da luz detectada no pico prompt Falsa diminuição (~10%) da atenuação Correcção será feita usando Monte Carlo..work in progress… (semana passada) Calibração óptica fase NCD praticamente pronta, resultados a apresentar em Fevereiro

27 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Outras actividades Tomadas de dados de calibração 2 semanas em 2005 Sessão de trabalho sobre óptica 2 colegas em Lisboa em Dezembro 2005 Outras análises Mapa de 2 de KamLAND para análise global de oscilações Review da análise de eficiência de detecção de neutrões na fase do sal Artigos Edição e redacção parcial de artigo sobre calibração óptica 3 artigos no total submetidos em 2005

28 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Conclusões SNO ainda não acabou… Novos dados terceira fase oTomada de dados até início 2007, análise até 2009… Melhores análises dos dados anteriores Melhor precisão 12, espectro baixas energias O LIP está em SNO Tomada e análise de dados Responsabilidade principal: Calibração óptica Essencial para a calibração em energia e medição do espectro CC Muitos desenvolvimentos novos para a terceira fase, quase pronta Muita análise de dados para fazer AGORA, colaboradores precisam- se!!

29 extras

30 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Energy response (MeV) Energy Response to 16 N source at center Degradation of energy response Rapid drop: PMT angular response Gradual drop: D 2 O attenuation Degradation reproducible by Monte-Carlo Measured D 2 O attenuation matches measured drop Energy calculated with linearly dropping attenuation ~3%

31 J. Maneira - Jornadas LIP 2005 Solar+KL rate Precision measurements with SNO Melhoria na precisão (~2x) da medição NC/CC em SNO resultará numa melhor precisão de 12 In 3 mixing, also helps constrain 13 (Maltoni et al. hep-ph/ ) de Holanda & Smirnov hep-ph/ hep-ph/ m 2 (eV 2 ) SNO CC/NC (7% uncertainty) SNO Day/Night (3% abs. uncertainty)


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