Neutrino Detection By Seyyed Mohammad Reza Taheri Lecturer Dr. M. Vahabi Moghadam

مقدمه Introduction معرفی Family: Fermion Group: Lepton Interaction: weak force and gravity Antiparticle:Antineutrino (possibly identical to the neutrino) Theorized:1930 Discovered:1956 Symbol: ν e, ν μ and ν τ No. of types:3 - electron, muon and tau Electric charge:0 Color charge:0 Spin:1/2

مقدمه Introduction Reines: “ … the most tiny quantity of reality ever imagined by humankind” منشا – پیدایش جهان دمای 1.9 کلوین – رآکتورهای هسته‌ای – شتاب‌دهنده‌های ذرات – ستاره‌ها –...

اندرکنش‌ها Interactions گرانش اندرکنش ضعیف تبدیل کوارک‌ها

انواع اندرکنش ضعیف –N–Neutral current انتقال انرژی و تکانه –C–Charged current –ت–تبدیل به هم ‌ خانواده لپتونی –ا–انرژی کافی –ت–تغییر ذره هدف (n  p)

مشکل اساسی نیاز به حجم بالای آشکارساز ایجاد شرابط مناسب از بین بردن نوفه

آشکارسازی Detection Reines & Cowan – cadmium chloride in water –Charged interaction –2 فوتون 0.51 MeV –3 تا 4 فوتون از جذب نوترون در کادمیوم – به طور متوسط هر 20 دقیقه 1 جذب

آشکارسازی Detection Chlorine detectors تبدیل کلر به آرگون خالص سازی دوره ‌ ای جداسازی هلیوم و آرگون اولین مورد در Homestake –4–470 تن مایع آشکارساز استفاده از گالیوم –ح–حساسیت بیشتر

Ring-imaging detectors تابش چرنکوف ماده آشکارسازی احاطه شده با photomultiplier تعیین – جهت – انرژی – نوع نوترینو KamiokaNDE, IBM, IceCube, Sudbury Neutrino Observatory, MiniBooNE

آشکارسازی Detection Tracking calorimeters detector صفحات جاذب –ا–امکان ردیابی –ا–استیل، انتخاب معمول نسبتا چگال و ارزان قابلیت آهنربایی شدن MINOS detector –م–مطالعه ارتعاش نوترینویی

آشکارسازها Detectors Sudbury Neutrino Observatory (SNO) تاریخچه آب سنگین Neutrino Interactions in D 2 O –Charged Current Reaction W boson Proportional amount of light Only electron-neutrino 30 charged current events per day

آشکارسازها Detectors Neutral Current reaction –Z–Z boson –B–Break of deuterium –N–Neutron capture –S–Sensitive to all 3 type –2–2 separate neutral current system –3–30 neutrons per day in SNO

Electron Scattering –Often for light water –Sensitive to all 3 types –Electron neutrino dominates –Information Little spectral Good directional –3 electron scattering per day in SNO

آشکارسازها Detectors محل آشکارساز

آشکارسازها Detectors اجزا آشکارساز –Photomultiplier Tubes – نگهدارنده PMT –Acrylic Vessel –SNO Electronics and Data Acquisition –Water System (H 2 O & D 2 O) ناخالصی اورانیوم و توریم تصفیه 100 لیتر آب در دقیقه فیلترهای سربی و MnO 2 کنترل میزان نمک در D 2 O

آشکارسازها Detectors Neutral Current Detection –3–3 He Proportional Counters آویزان در داخل D 2 O سطح مقطع جذب بالا برای نوترون حرارتی تا 11 متر طول –C–Chlorine Salt 2 تن نمک بازده 83% نوفه اصلی حاصل از اورانیوم و توریم

آشکارسازها Detectors Controls, Monitors and Alarms (CMA) – حرکت ‌ های کف – دما – تهویه هوا –Fire protection Calibration of SNO – مهم ‌ ترین جنبه محاسبات – تبدیل داده ‌ ها به اطلاعات فیزیکی – حالت ایده ‌ آل --- بودن یک منبع قابل حمل نوترینو – نبود چنین منبعی --- استفاده از فوتون ‌ ها و پرتو گاما و بتا برای این کار

آشکارسازها Detectors دیگر آشکارسازها Super KamiokaNDE (Kamioka Nucleon Decay Experiment) Tank Dimensions Volume 39.3m in diameter 41.4m in height 50 kton Outer part ThicknessVolume Num. of PMT 2.6m (7.2 R.L. and 4.3 N.L.) on top and bottom 2.75m (7.6 R.L. and 4.6 N.L.) on barrel 32 kton 302 (top), 308 (bottom) and 1275 (barrel) Inner part DimensionsVolume Num. of PMT 33.8m in diameter 36.2m in height 18 kton 1748 (top and bottom) and 7650 (barrel)

آشکارسازها Detectors Super KamiokaNDE – Detector appearance

آشکارسازها Detectors IceCube

MINOS Detector

منابع References Sudbury Neutrino Observatory homepage – Grieder P.(2001), Cosmic Rays at Earth, elsevier science. Schwarz C.(1997) A Tour of the Subatomic Zoo, AIP Press. Wikipedia – IceCube homepage – MINOS – Super KamiokaNDE homepage –

با تشکر