CROSS 双β衰变搜索实验的 μ子 veto 系统
仪器与探测器
2025-11-03 v1 高能物理 - 实验
核实验
摘要
为 Canfranc 地下实验室(Spain)的 CROSS 实验而开发的 μ子 veto 系统。CROSS 实验旨在利用低温探测器(热-光读取)搜索 ^100Mo 中中性中微子无中中微子双β衰变()。该实验的 μ子 veto 系统的需求源于实验场所残余宇宙 μ子通量约为 20 μ/m^2/h，这是 ROI(约 3 MeV 能量区)中占主导地位的背景。因此，我们在 CROSS 低背景 setup 周围安装了 μ子 veto 系统，包括四个侧向、一个顶部以及四个底部 sector。本文描述了 CROSS μ子 veto 系统的设计、建造与运行，以及其优化与验证——通过将 μ子的专用 Monte Carlo 模拟与低温测量结果进行比较。我们展示了该 veto 系统稳定运行，触发率平均值与 Monte Carlo 模拟值一致。我们还研究了两种基于 μ子触发逻辑：一种是基于 2 个 sector 之间的 coincidences，另一种是基于单个 sector 的 coincidences。Monte Carlo 研究表明，结合热力学探测器的乘数 cut，这些触发逻辑可分别抑制 99.2% 和 99.7% 的 ROI 中的 μ子诱导事件。尽管采用这种策略会引入较高的死区时间(约 18%)——由于与任意九个 veto sector 之间的 coincidences——但 CROSS 实验的 ROI 中的 μ子诱导背景可降低至约 2 × 10^{-3} cnts/keV/kg/yr，即与预期的高灵敏度 衰变搜索相符的可接受水平。
引用
@article{arxiv.2510.27406,
title = {Muon veto system for the CROSS double-beta decay search experiment},
author = {A. S. Barabash and L. Bergé and M. Buchynska and J. M. Calvo-Mozota and A. Candela and P. Carniti and M. Chapellier and D. Cintas and A. Corsi and I. Dafinei and F. A. Danevich and M. De Deo and L. Dumoulin and F. Ferri and A. Giuliani and C. Gotti and P. Gras and A. Ianni and V. V. Kobychev and S. I. Konovalov and P. Loaiza and P. de Marcillac and S. Marnieros and C. A. Marrache-Kikuchi and M. Martinez and C. Nones and E. Olivieri and A. Ortiz de Solórzano and V. Perez and G. Pessina and D. V. Poda and B. Romualdi and Ph. Rosier and R. Serino and V. I. Tretyak and V. I. Umatov and G. Ursini and M. M. Zarytskyy and A. Zolotarova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.27406},
year = {2025}
}
备注
Prepared for submission to JINST, 30 pages, 24 figures and 4 tables