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液体闪烁体探测器中 $\alpha$、质子和电子粒子 Geant4 模拟的统一猝灭模型

高能物理 - 实验 2026-07-07 v1
作者: Shubing Liu , Mingyuan Wang , Zeyuan Yu
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摘要

液体闪烁体 (LS) 探测器广泛用于反应堆中微子实验。为了精确测量振荡中微子谱，理解 LS 能量响应至关重要，尤其是猝灭效应。已经对 α\alpha 粒子、质子和电子的猝灭效应进行了大量台面测量。这些结果通常用 Birks 定律描述，但不同粒子种类需要不同的 Birks 系数。在本研究中，我们发现在 Geant4 模拟中如果允许产生更多次级电子，所有粒子的台面测量结果都可以使用约为 0.013 g cm−2 MeV−10.013~{\rm g\,cm^{-2}\,MeV^{-1}} 的单一 Birks 系数很好地拟合。其潜在原因是，很大一部分初始能量是通过产生能量低于 4 keV 的 δ\delta 电子沉积的，由于它们与初始粒子相比具有不同的猝灭行为，因此应被单独追踪。本研究提供了一个统一的框架，用于比较不同台面测量的 Birks 系数，并帮助 JUNO 和 SNO+ 等实验更好地调整其模拟以进行精确能量测量。

关键词

液体闪烁体探测器 猝灭效应 Birks 定律 Geant4 模拟 反应堆中微子

引用

@article{arxiv.2607.05875,
  title  = {A unified quenching model in Geant 4 simulation for $α$, proton and electron particles in liquid scintillator detectors},
  author = {Shubing Liu and Mingyuan Wang and Zeyuan Yu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.05875},
  year   = {2026}
}