Des chercheurs de l'Université Sun Yat-Sen (SYSU) et de l'Institut de physique de haute énergie (IHEP) ont développé un nouveau système de suivi de veto de haut niveau pour l'expérience de l'observatoire antinéutrino de Taishan (TAO).
Ce système présente un système de suivi de veto supérieur avec des caractéristiques remarquables telles que un rendement lumineux élevé, une différenciation distincte du sol du signal et une efficacité de détection élevée même à des seuils élevés, et fournit l'expérience TAO avec une capacité robuste pour supprimer les événements de neutron rapide et radio-isotopes induits par le muon, qui sont des arrière-plans corrélés significatifs pour le signal de neutrage. Cette solution évolutive établit une technique transférable pour les détecteurs de neutrinos de nouvelle génération nécessitant une efficacité d'identification du muon> 99,5% entre les volumes multi-tons.
Les résultats sont publiés dans la revue Science et techniques nucléaires.
Conception unique pour des performances améliorées
Pour les détecteurs de neutrinos ou de terrain bas au sol, les systèmes de veto de muon sont cruciaux. TAO propose un système de suivi de veto supérieur. Il comprend 160 modules, chacun construit à partir de bandes PS, de fibres WLS intégrées et de photomultiplicateurs de silicium.
L'arrangement de fibres WLS optimisé, avec des fibres uniformément pliés dans le PS et combinée avec une lecture de mise au point des fibres à la fin, est une caractéristique de conception remarquable. Cette conception améliore non seulement le rendement de la lumière, mais améliore également l'efficacité de détection des muons.
« Cette conception unique est un pas en avant significatif dans la détection de veto du muon », a déclaré le professeur Wei Wang, l'auteur correspondant. « Des techniques innovantes d'arrangement de fibres et de lecture sont utilisées, qui offrent une expérience et des références précieuses pour d'autres expériences connexes. »
Rendement lumineux élevé et différenciation du sol du signal clair
La recherche révèle que plus le muon frappe vers les deux extrémités de la bande PS, plus le rendement en lumière total est élevé, bien qu'avec une plus grande asymétrie. La sortie de résistance du signal la plus probable à partir d'une extrémité d'un module PS de 2000 mm est au moins supérieure à 40,8 PE avec une différenciation claire entre l'arrière-plan et les signaux de muon, et pour un module PS de 1500 mm, il est au moins supérieur à 51,5 PE
L'utilisation de la graisse optique pour coupler les fibres SIPM et WLS augmente le rendement en lumière effectif de 12,5%. Ce rendement lumineux élevé et la séparation distincte du sol du signal garantissent que le détecteur peut identifier avec précision les muons et éliminer les événements associés, ce qui est crucial pour le succès des expériences de neutrino et de bas de giron.
Efficacité de détection élevée même aux seuils élevés
Trois types de modes de déclenchement et leur efficacité ont été définis pour évaluer de manière approfondie les performances de cette conception unique. En mode « module » (les signaux de résumé des deux extrémités du PS pour dépasser le seuil), l'efficacité de détection du PS a dépassé 99,67% à un seuil de 30 photoélectrons, et même en mode « et » (dépassant simultanément le seuil de seuil des deux extrémités du PS).
Le maintien d'une efficacité de détection élevée même à des seuils élevés garantit que le détecteur fonctionne avec une forte fiabilité et une précision, répondant aux exigences strictes de l'expérience TAO avec une conformité à 99,00%. Cette capacité fournit une solution de détection robuste et fiable non seulement pour l'expérience TAO, mais aussi pour d'autres applications dans les champs de détection de neutrinos et de bas de dos.
Cette recherche sur le système de détection de veto Muon pour l'expérience TAO décrit un chemin potentiel vers des technologies de détection plus efficaces et fiables. En combinant une conception unique avec un rendement lumineux élevé, une différenciation claire du sol du signal et une efficacité de détection élevée même à des seuils élevés, le système peut influencer l'avenir de ces expériences. Avec une demande mondiale croissante de capacités de détection améliorées, ces progrès offrent un système auxiliaire fiable.
