浅层深度下铅和铜中的缪子诱发中子
仪器与探测器
2019-04-04 v2
摘要
下一代低本底实验需要对所有可能的辐射本底有详细了解。一个重要的辐射源是缪子诱发中子。其产生过程迄今尚未完全明了。本文报道了使用 MINIDEX（缪子诱发中子间接探测实验）对宇宙线缪子在高 Z 材料中产生中子的新测量。实验装置位于图宾根浅地下实验室，该处在装置位置提供（13.2\,\,0.8）米水当量的垂直屏蔽深度。缪子诱发中子通过高纯锗探测器探测其被氢俘获产生的 2.2\,MeV 伽马射线来识别。实验结果并与 Geant4 蒙特卡洛预测进行比较。发现铅的 2.2\,MeV 中子俘获伽马射线测量速率与 Geant4 预测速率吻合良好。对于铜，测量速率比 Geant4 预测速率低 0.72\,\,0.14 倍。使用 FLUKA 蒙特卡洛代码进行了额外模拟。发现 FLUKA 预测的铅的 2.2\,MeV 中子俘获伽马射线探测速率也与实验值吻合良好。对 Geant4 和 FLUKA 中铅的缪子相互作用与中子产生的详细比较揭示了在浅地下站点缪子能量处光核与缪子核非弹性散射反应描述上的巨大差异。这些结果表明，当使用 Geant4 推荐或标准物理列表时，Geant4 低估了光核非弹性散射反应中的中子产生，同时高估了缪子核非弹性散射反应中的中子产生。
引用
@article{arxiv.1901.05309,
title = {Muon-induced neutrons in lead and copper at shallow depth},
author = {R. Kneißl and A. Caldwell and Q. Du and A. Empl and C. Gooch and X. Liu and B. Majorovits and M. Palermo and O. Schulz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.05309},
year = {2019}
}