在高压氙 TPC 中利用磁场改进无中微子双贝塔衰变实验的本底抑制
仪器与探测器
2016-01-28 v1 高能物理 - 实验
核实验
摘要
我们证明，施加外部磁场可以改进使用高压氙（HPXe）时间投影室（TPC）的无中微子双贝塔（0νββ）衰变实验中的本底抑制。HPXe 室能够对电子径迹成像，这一特性增强了信号事件（¹³⁶Xe 0νββ 衰变中发射的两个电子）与本底事件（主要来自动能与 0νββ 衰变终点 Qββ 相容的单电子）之间的区分能力。施加足够强度的外部磁场（对于 5-15 个大气压的工作压力范围，磁场强度在 0.5-1 特斯拉范围内）会使电子产生螺旋径迹。假设径迹能够被正确重建，则可以在这些径迹的多个点处确定曲率的符号（方向），此类信息可用于区分包含两个电子、产生具有两个不同曲率方向径迹的信号（0νββ）事件与产生应沿单一方向螺旋前进径迹的本底（单电子）事件。由于电子多重散射，该策略在逐事件基础上并非完全有效，但可以构造一个统计估计量，以适中的信号效率代价（约 30%）将本底事件抑制一个数量级。将该估计量与 HPXe TPC 优异的能量分辨率和拓扑特征识别特性相结合，有可能达到低于每吨年曝光一个计数的本底率。如此低的本底率是下一代 0νββ 实验的基本特征，旨在全面探索中微子质量的反向层级。
引用
@article{arxiv.1509.01821,
title = {Improved background rejection in neutrinoless double beta decay experiments using a magnetic field in a high pressure xenon TPC},
author = {J. Renner and A. Cervera and J. A. Hernando and A. Imzaylov and F. Monrabal and J. Muñoz and D. Nygren and J. J. Gomez-Cadenas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.01821},
year = {2016}
}
备注
18 pages, 13 figures