在液体闪烁体中分离双β衰变与 $^8$B 太阳中微子的时空判别法
仪器与探测器
2019-02-20 v1 高能物理 - 实验
核实验
摘要
我们提出了一种在液体闪烁体探测器中分离双β衰变与 B 太阳中微子相互作用的技术。该技术利用光电子（PEs）的位置和时间，在候选事件运动学重建中分离方向性切伦科夫光与各向同性闪烁光。在此我们引入切伦科夫-闪烁时空边界，定义为以每个 PE 相对于从探测器中心到顶点的轴线的到达时间和极角构成的二维空间中的光锥。位于边界附近的 PEs 对应于早期发射的光子，并含有高比例的方向性切伦科夫 PEs。我们对每个单独 PE 施加基于其到边界距离的导出权重，随后用于球谐分析中，以将双β衰变的双径迹事件拓扑与 B 事件的单径迹拓扑分离。Geant-4 模拟假设一个半径 6.5 m、填充 Te 负载液体闪烁体、并由时间和空间分辨率分别为 100 ps 和 3 mm 的光探测器环绕的探测器。闪烁体特性和光探测器量子效率参照 KamLAND 建模。假设 3 m 半径的置信体积、65% 的光覆盖率和在 2.53 MeV 处 5.2 cm 的顶点分辨率，该事件拓扑重建方法在 90% 和 70% 信号效率下分别预测出 1.3 和 2.3 的背景抑制因子。此外，切伦科夫-闪烁时空边界附近的 PEs 可用于重建单电子候选事件的方向性，从而由于散射电子方向与太阳位置之间的相关性实现进一步的 B 背景抑制。我们发现极角和方位角分辨率分别为 0.46 和 0.84 弧度。
引用
@article{arxiv.1902.06912,
title = {Space-Time Discriminant to Separate Double-Beta Decay from $^8$B Solar Neutrinos in Liquid Scintillator},
author = {Runyu Jiang and Andrey Elagin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.06912},
year = {2019}
}