Double Chooz

1. Double Chooz Quelques nombres pour compléter les transparents de Y.Declais H.de Kerret H. De Kerret Guillaume MENTION (APC)

2. cible ν : 80% dodécane + 20% PXE + 0,1% Gd (acrylique, r = 1,2 m, h = 2,8 m, 12,7 m3) collecteur γ :80% dodécane + 20% PXE (acrylique, r+0,6 m – V = 28,1 m3) zone tampon non scintillante :même liquide (+ quencher ?) (r+0,95 m, V = 100 m3) structure de support des PM γ 511 keV p νe e+ + n Gd Gd n  ~ 8 MeV  ~ 8 MeV Bruit de fond des PM (accidentel)  Bruit de fond des PM = bruit de fond γaccidentel qui peut feindre un signal e+ et donc mimer une interaction νe si un neutron est capturé sur le Gd dans les 100 μs qui suivent. Signal neutrino Bruit de fond PM 511 keV Guillaume MENTION (APC)

3. Accidentels(concidence d’un faux e+ et d’un faux neutron) • A 1KM • Faux e+: Double Chooz = 2 Hz (CHOOZ = 60 Hz) L’écart s’explique par la réjection du buffer, non-prise en compte par Y.Declais • Faux neutrons: 0.1 Hz of gammas - averses cosmiques lointaines (comme dans Chooz). Ce point, souligné par Y.Declais, fait l’objet d’efforts de simulations => total: 2acc/d (soit 2.5% du signal) SANS utiliser la localisation • A 150 M • Le nombre de faux neutrons croit avec le taux de cosmiques -> 70 evts/d (4 % du signal) • Mais • Double Chooz comporte un détecteur de plus, l’Outer veto pour marquer ces averses cosmiques lointaines ( veto court). Il réduira ce taux de 70/d d’un ordre de grandeur • Les buffers seront meilleurs en position proche ( 1 m de liquide en plus). • Double Chooz permet une soustraction simple des évènements accidentels • Chooz = 7 coupures d’analyses => soustraction de fortuite délicate (mais possible). Double Chooz = 2 coupures , dont aucune n’affecte le spectre en énergie (coupure sur le temps e+-neutron et coupure sur l’énergie neutron) • Dans les détecteurs précédents, la forme des accidentelles pouvait ressembler aux oscillations; mais cela est FAUX dans double Chooz (voir le talk de G.Mention) CONCLUSION: ces nombres sont cohérents avec ceux d’Y.Declais et confirment que: - Double Chooz ne vise pas à réduire le taux d’accidentelles - mais à faciliter l’analyse et la soustraction , pour réduire les systématiques créées Guillaume MENTION (APC)

4. Bruit de fond neutron (corrélé) muons traversant le détecteur non vu dans le veto μ μ ? capture du μ n de spallation courte portée p de recul Gd Gd p de recul • Eneutrons > 30 MeV • 1 p de recul/jour • spectre ~ plat capture sur Gd n de spallation rapides Guillaume MENTION (APC)

5. Neutrons rapides créés par des muons dans la roche autour du détecteur (“near-miss”) Bugey: 300neutrons rapides/jour CHOOZ: <1/jour prédit, 1/j observé Cela a été possible grâce à deux ingrédients: • Aller sous terre (300 mwe) • Avoir des buffers actifs importants entre le muon et la cible • CHOOZ : 1.85 m • Double Chooz : 2.15 m • La simulation (Munich) • retrouve le bruit de Chooz (dans les erreurs statistiques) • Prédit un bruit • inférieur à celui de Chooz à 1 km (‘ ‘ ‘ ‘ ) • <1% du signal en position proche (la prédiction est cohérente avec le scaling sur les μ) -> Outer veto: le marquage des gerbes lointaines apporte une réjection supplémentaire d’un facteur 10 en position proche Conclusion: ce type de bruit sera au niveau de CHOOZ (amélioré par l’outer veto en position proche) Guillaume MENTION (APC)

6. Matériaux non-instrumentés • Le danger vient de la capture de muons (bugey1) • CHOOZ contient 10t de fer à 1.85 de la cible ; pas de veto autour du fer • Double Chooz : 2t de fer à 1.55 de la cible ; le muon doit traverser le veto -> avec les volumes & angles solides, plus de neutrons dans Chooz • 3 réjections successives: • réjection du veto:99.8% sur les muons TRAVERSANT le veto un travail soigné est fait pour minimiser les éléments de structures, chemin de cables,etc..)  réjection 500. L’efficacité du veto de Palo Verde sur ces μ est de 96% seulement (réutilisation des caissons de MACRO voir ex/0003022): • Les neutrons produits par capture de mu ont une énergie faible (inférieure à 20 MeV), et doivent traverser des buffers importants pour atteindre la cible au moins 70 cm de gamma catcher  réjection supérieure à 30 (selon le point de départ des neutrons) • L’énergie du positron ne doit pas dépasser 8 MeV (ce qui écarte les gerbes cosmiques de la cible)  facteur 3 Total de ce bruit de fond: < 0.2 evt/j à 1km <10 evt/j à 150m Guillaume MENTION (APC)

7. Conclusion • Après Bugey, Palo Verde, Chooz, et Kamland on dispose d’un ensemble de connaissances cohérentes sur les bruits de fond • Le dessin de Double Chooz comporte une marge de sécurité importante (localisation non utilisée, outer veto non compté) • Les nombres cités par Y.Declais sont en bon accord avec la LOI (ex/0211032) , le proposal US(ex/0410081), et le futur proposal de l’expérience (à paraître en juin 2005). Intégrés à l’ensemble des données disponibles, toute l’information confirme l’estimation du bruit de Double Chooz. • Double Chooz permet de voir l’oscillation • par le nombre d’évènement • Par la distorsion du spectre en énergie (voir talk de G.Mention) Guillaume MENTION (APC)