Double Chooz 実験におけるエネルギーレスポンスマップの作成とニュートリノセレクション

Double Chooz実験におけるエネルギーレスポンスマップの作成とニュートリノセレクション M1清水沙也香

Double Chooz実験について Double Choozはニュートリノ振動角θ13の精密測定を目的とした国際共同実験現在前置検出器が建設中、春には稼働予定

Double Chooz検出器構造図 ▶後置検出器 Outer Veto(OV) プラスチックシンチレータ宇宙線μの同定 Inner Veto(IV) 液体シンチレータ+PMT 宇宙線μ,高速中性子の識別・遮蔽 Buffer ミネラルオイル+PMT バックグラウンドの遮蔽 γ – catcher 液体シンチレータニュートリノ検出 ν – target 液体シンチレータ+Gd ニュートリノ検出

Double Chooz実験におけるエネルギー再構成 系統誤差は以下を独立のパラメータとして求めている • エネルギーの非線形性に寄る系統誤差 • エネルギーの長期安定性から見積もる系統誤差 • エネルギーの位置依存性における系統誤差 Double Choozにおいて、エネルギーはFlash ADCで得られた光電子数から以下の方法で見積もられている

Outline • 宇宙線通過後の中性子捕獲事象を用いたエネルギーレスポンスマップの作成 • 水素捕獲事象 • Gd捕獲事象 • ニュートリノセレクション • Gd捕獲事象 • 水素捕獲事象

エネルギーレスポンスマップの作成(H) background signal • μ粒子通過後の中性子のH捕獲事象を利用 • 再構成された位置によって12×9分割し、各領域ごとのエネルギー分布からピークを求める Z Z[mm] 12分割 z y ρ x ρ[mm] 50 350 1050 4000 0 9分割 t[μs] μ

エネルギーレスポンスマップの作成(H) 前回まで Data MC 500run 1000run 全データの1/30程度だが概ね傾向は再現出来た

エネルギーレスポンスマップの作成(H) 今週まで Data MC All run All run 全てのランを使用エネルギー再構成グループの結果を再現することができた

エネルギーレスポンスマップの作成(Gd) background signal • μ粒子通過後の中性子のGd捕獲事象を利用 • 再構成された位置によって12×9分割し、各領域ごとのエネルギー分布からピークを求める Z[mm] 8分割 Z γ-catcher ν-target z y ρ[mm] 50 350 1050 4000 0 ρ x 5分割 t[μs] μ

エネルギーレスポンスマップの作成(Gd) Data MC All run All run 検出器中心から離れると再構成されるエネルギーが小さくなる事は確認できる target層の端ではより適切なFitができた

Outline • 宇宙線通過後の中性子捕獲事象を用いたエネルギーレスポンスマップの作成 • 水素捕獲事象 • Gd捕獲事象 • ニュートリノセレクション • Gd捕獲事象 • 水素捕獲事象

遅延同時計測法 • 陽電子はすぐに電子と対消滅し、γ線を発生する→Prompt • 中性子は熱中性子となってGdまたはHに捕獲され、それぞれ一定値のγ線を放出する→ Delayed

新Selection条件 OV veto promptがcoincidentを取る時却下 • Muon Veto • EvisID0 > 20 MeV • またはIVの電荷の和が一定以上 • IV veto • 2本以上のヒット • IVでの電荷の和 • IVとIDの再構成位置の差 • IVとIDの時間差 • →これらの条件を満たすと却下 Light Noise Cut D • NOT a muon • NOT a light noise • ∆Tμ> 1 msec • EvisID> 0.4 MeV P Coincidence promptとdelayedの距離 < 1m Valid Trigger Prompt Energy Window 0.5 < E < 20 MeV Time Coincidence Delayed Energy Window 4 < E < 10 MeV -200 0.5 150 600 0 P D t[μs] promptの前後にDelayed一つしか信号がなく、0.5～150μsに収まっている

Neutrino Selection(Gd) • 新しいイベントリストの完成後照会 • MCとのエネルギースケールが異なる→新しいMCが作られており改善される予定 Prompt Delayed(Gd) ▶ イベントレート

Neutrino Selection (H) ▶Without Accidental • Accidental Backgroundを考慮したセレクションを行う Prompt Delayed(H) Gd Selectionとの相違点 Time Coincidence Coincidence promptとdelayedの距離 < 0.6m Delayed Energy Window 1.8 < E < 2.6 MeV -600 0.5 600 900 0 P D t[μs]

Accidental Background 0.5 150 0.5 150 0 0 • ランダムに発生しselection条件を満たしてしまうイベントをバックグラウンドとして計上する • 実際のpromptの後に適当なoffset timeの仮promptを設定して、delayed条件を満たす信号の頻度を調べる P D P D t[μs] 1s ▶Hydrogen capture spectrum (tech note) ■MC ーOn time ーOff time ーafter substract

Conclusion • 水素とガドリニウムによる中性子捕獲のイベントを用いて、検出器のレスポンスマップの作成を行った • Gd捕獲のニュートリノイベントのセレクションにとりかかった Next • 新モンテカルロとデータの解析 • MCの反射率を変え、レスポンスマップのDataとMCの違いを埋めるためのcosα補正の起源を調べる • 各パラメータを見て、5MeV付近のイベントをBGとして取り除くことができないか調べる • Neutrino candidatesに混入しているAccidental BGの見積もりをoff time法を用いて行う

backup

Neutrino Selection • Muon Veto • EvisID0 > 20 MeV • ChargeIV[0] > 30000 DUQ • Light Noise • Qratio[1] < 0.12 • RMSTstart < 36nsec or QRMS < 464 – 8*RMSTstart • Qdiff < 30000 DUQ • Valid Trigger • Not a random trigger (20bit目以上が0) • Not a muon • ∆Tμ> 1 msec • EvisID> 0.4 MeV • Not a light noise • Multiplicity Cut • promptの前200μsec,後0.5μsec以内にvalid triggerがないこと • promptの後600μsec以内にdelayedが一つしか無いこと

Neutrino Selection • Prompt Energy Window • 0.5 < EvisID < 20MeV • Delayed Energy Window • Gd Analysis • 4 < EvisID < 10MeV • IV Veto • NHitIV[0] > 2 • ChargeIV[0] > 400 DUQ • ΔdID-IV < 3.7 mΔd2 = Σ(Vtx_BAMA[i] – VtxIV[i])2 • -110 < ΔtID-IV < -10 nsΔt = StartTID[0] – StartTIV[0] • 全て満たすものはcut • Coincidence • Gd Analysis • 0.5 < ΔT < 150μs • ΔR < 100cmΔR2= Σ(Vtx_BAMAdl[i] – Vtx_BAMApr[i])2 • FV Veto • Gd Analysis • EvisID>0.068*exp(Vtx_BAMAfuncV/1.23)->cut • OV Veto • OVTrigCoin != 0->cut • Li9 Reduction • LiHelike[0] < 0.4

Neutrino Selection (Gd)

Neutrino Selection ー自分のセレクションのみーlistのみ Prompt EvisID Prompt EvisID0 DeltaR PromptEvisID Delayed EvisID0 DeltaT

Double Chooz 実験におけるエネルギーレスポンスマップの作成とニュートリノセレクション