160 likes | 341 Views
Experiment TGV II ( prvn í výsledky s 106 Cd). Spektrometr TGV II Zpracování dat Předběžné výsledky, Výhled. bb a EC / EC. TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu 106 Cd a dvojitého beta rozpadu 48 Ca (bb procesy )
E N D
Experiment TGV II(první výsledky s 106Cd) Spektrometr TGV II Zpracování dat Předběžné výsledky, Výhled
bb a EC/EC • TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu 106Cd a dvojitého beta rozpadu48Ca(bb procesy) • bb… pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný nebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinů • kanály rozpadu (b-b-, b+b+, b+/EC, EC/EC), módy rozpadu (0n, 2n) b-b-: (A, Z-2) → (A, Z) + 2e- [+ 2n’e] EC/EC: 2e- + (A, Z+2) → (A, Z) [+ 2ne] +X Pozorovatelné: 2e- , E < Q Pozorovatelné: 2X, E ~21keV Pavel Čermák
TGV II • (2000 – ...) • cílem je změřit EC/EC proces v jádře 106Cd a případně zlepšit výsledky s 48Ca(b-b-) • detekce 2 charak. fotonů z deexcitace at. obalu106Pd: Ka2= 21.02keV Ka1= 21.18keV Kb1’= 23.81keV Kb2’= 24.30keV Pavel Čermák
TGV II (předpovědi, měření) T1/2 = 1.0·1020let(Suhonen) 8.7·1020let(Hirsch) 4.4·1021 let(Šimkovic) • Teoretické předpovědi: • Dosavadní měření: (vetšinou do vzbuzených stavů 106Pd) T1/2>6.2·1018 let (Barabash, HPGe detektor + Cd folie, Modane) T1/2>7.3·1019 let (Belli, NaI(Tl), podobná geometrie jako TGV, Gran Sasso) T1/2(g.s → g.s.) >5.8·1017 let (Georgadze, měření s 116CdWO4 scintilátory, zdroj=detektor, Solotvina) Pavel Čermák
TGV II (aparatura) Umístění: podzemní laboratoř v Modane (LSM), 4800 m.w.e., miony 4.2 m-2·den-1 Modane • Teleskopsložený z 32 HPGe planárních detektorů prokládaných radioaktivními zdroji • Pasívní stínění: 20cm elektrolytické mědi, vzduchotěsný box, 10cm olova, 16cm BPE Pavel Čermák
TGV II (kryostat) HPGe Cd HPGe • detektory Ø60mm (citlivá plocha 2040mm2) • celkový citlivý objem 400 cm2 (3 kg) • množství zkoumaného mat.: 10 - 25 g • energetický práh ≈ 10 keV • elektronika: koincidence+potlačení mikrofonu Pavel Čermák
Zpracování dat (1) • akvizice: RTLinux (stabilita, vzdálený přístup) • sběrnice CAMAC • diskriminace LE • 32 kanálů, analogový multiplexer 1/8, dvojí tvarování => 8x ADC • čas každé události, multiplicita, maska s aktivovanými kanály • automatické doplňování LN2 (každé 3 dny) → zastavení akvizice • zápis dat event-by-event • kontrola četnosti na abnormality • zápis dat do vhodných datových struktur (Tree) • vlastní zpracování (Root) – jednoduchá, koincidenční a součtová spektra, podklady pro redukci pozadí Pavel Čermák
Zpracování dat (2) • před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den) • kalibrace na píky 238 keV (Th) a 59 keV (241Am), korekce pomocí rtg z 106Cd (23 keV) Fit Cd multipletu: (totální koincidenční spektrum, 8491 hodin) • fixace pološířky a • korekce polohy v • oblasti kolem 20 keV Pavel Čermák
Potlačení pozadí (1) • kromě pasívního stínění použity techniky pro redukci pozadí při zpracování dat • nejvýraznější efekt má použití koincidencí: Data za 8491 hodin: • všechny události • (1540663) • koincidence mezi • sousedními detektory • (287778) • omezení na energetické • okno 19-22 keV (4740) Pavel Čermák
Potlačení pozadí (2) • potlačení mikrofonického efektu s využitím dvojího tvarování signálu (2ms a 8ms) • matice = dvourozměrné ‘spektrum’ rozvinuté podle energie s odlišným tvarováním • vymezení oblasti s vyhovujícími událostmi • použití definovaných kritérií při pozdějším zpracování Matice + efekt potlačení Pavel Čermák
Výsledky (1) • měření s 106Cd po 8491 hodinách • výsledné koincidenční spektrum po aplikaci všech metod potlačení pozadí • data • lineární pozadí • K-X z Cd • vyloučené události • odpovídající K-X z Pd Pavel Čermák
Výsledky (2) Vzorec pro odhad poločasu rozpadu: • N0 ... počet atomů ve vzorku • (4.25 x 1022) • ..... efektivita registrace (4.7%) t ..... čas [roky] N … počet naměřených (vyloučených) událostí Výsledky dosavadního měření s 106Cd (g.s. → g.s., 8491 hodin): (12 folií) (8 folií) Pavel Čermák
Lokalizace nečistot • pravděpodobný zdroj nečistot – napojení víka kryostatu plocha pod píkem 238 keV pro jednotlivé detektory Pavel Čermák
Závěr Status • spektrometr v plné konfiguraci • pozaďová a testovací měření provedena • hlavní měření s 106Cd (únor 2005 – únor 2006) • dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu (106Cd) Výsledky • Významné posunutí limitu na T1/2 (2nEC/EC, g.s.→g.s.) v jádře 106Cd (~3 řády) • Vyloučení jednoho z teoretických výsledků => nové podklady pro výpočty maticových elementů Pavel Čermák
Výhled • redukce pozadí • větší objem materiálu (15g) => faktor 2 • delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň 1-3 let) => faktor 2-4 Pavel Čermák
Výstupy za rok 2006 • Prezentace na Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics, Paris, September 3-9, 2006 • P. Beneš, P. Čermák,...,I. Štekl et al.: The Low Background Spectrometer TGVII for Double Beta Decay Measurements, accepted to Nucl. Instr. Meth. Phys. Res.A Pavel Čermák