experiment tgv ii ( prvn í výsledky s 106 cd)
DESCRIPTION
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 ) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Experiment TGV II(první výsledky s 106Cd)
Spektrometr Spektrometr TGV IITGV II
Zpracování datZpracování dat
Předběžné výsledky, VýhledPředběžné výsledky, Výhled
6. 12. 2006 Pavel Čermák 2
a EC/EC
0+
1+
106Cd
Q . 8 MeVEC/EC=2 7
Obohacen = 1.25%í
106Ag
106Pd
0+
: (A, Z-2) → (A, Z) + 2e- [+ 2’e]
TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu 106106Cd a Cd a dvojitého beta rozpadudvojitého beta rozpadu 4848CaCa procesy procesy
…… pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný nebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinůnebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinů
kankanály rozpadu ály rozpadu /EC, EC/EC), módy rozpadu (0/EC, EC/EC), módy rozpadu (022))
EC/EC: 2e- + (A, Z+2) → (A, Z) [+ 2e] +X
Pozorovatelné: 2e- , E < Q Pozorovatelné: 2X, E ~ 21keV
0+
6+
0+
48Ca 48Sc
48Ti
Q MeV=4.27
Obohacen = 0.19%í
6. 12. 2006 Pavel Čermák 3
TGV II (2000 – ...)(2000 – ...) cílem je změřit EC/EC proces v jádře cílem je změřit EC/EC proces v jádře
106106Cd a případně zlepšit výsledky s Cd a případně zlepšit výsledky s 48CaCa
detekce 2 charak. detekce 2 charak. fotonů z deexcitacefotonů z deexcitace at. obaluat. obalu 106106Pd:Pd:
K2=21.02keVK=21.18keVK’=23.81keVK2’=24.30keV
6. 12. 2006 Pavel Čermák 4
TGV II (předpovědi, měření)
T1/2 = 1.0·1020 let (Suhonen)
8.7·1020 let (Hirsch)
4.4·1021 let (Šimkovic)
Teoretické předpovědi:
Dosavadní měření: (vetšinou do vzbuzených stavů 106Pd)
T1/2 (g.s → g.s. ) > 5.8·1017 let
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)
(Georgadze, měření s 116CdWO4
scintilátory, zdroj=detektor, Solotvina)
6. 12. 2006 Pavel Čermák 5
TGV II (aparatura)
Umístění: podzemní laboratoř v Modane (LSM), 4800 m.w.e., miony 4.2 m-2·den-1
Modane
1. Teleskop složený z 32 HPGe planárních detektorů prokládaných radioaktivními zdroji
2. Pasívní stínění: 20cm elektrolytické mědi, vzduchotěsný box, 10cm olova, 16cm BPE
6. 12. 2006 Pavel Čermák 6
TGV II (kryostat)
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
HPGe
HPGe
Cd
6. 12. 2006 Pavel Čermák 7
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
6. 12. 2006 Pavel Čermák 8
Zpracování dat (2) před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den)před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den) kalibrace na píky 238 keV (Th) a 59 keV (kalibrace na píky 238 keV (Th) a 59 keV (241241Am), korekce Am), korekce
pomocí rtg z pomocí rtg z 106106Cd (23 keV)Cd (23 keV)
Fit Cd multipletu: (totální koincidenční spektrum, 8491 hodin)
fixace pološířky a korekce polohy v oblasti kolem 20 keV
6. 12. 2006 Pavel Čermák 9
Potlačení pozadí (1) kromě pasívního stínění použity techniky pro redukci pozadí při
zpracování dat nejvýraznější efekt má použití koincidencí:
• všechny události (1540663)• koincidence mezi sousedními detektory (287778)• omezení na energetické okno 19-22 keV (4740)
Data za 8491 hodin:
6. 12. 2006 Pavel Čermák 10
Potlačení pozadí (2)
potlačení mikrofonického efektu s využitím dvojího tvarování signálu
(2s a 8s) matice = dvourozměrné ‘spektrum’
rozvinuté podle energie s odlišným tvarováním
vymezení oblasti s vyhovujícími událostmi
použití definovaných kritérií při pozdějším zpracování
Matice + efekt potlačení
6. 12. 2006 Pavel Čermák 11
Výsledky (1)
• data• lineární pozadí• K-X z Cd• vyloučené události odpovídající K-X z Pd
měření s 106Cd po 8491 hodinách výsledné koincidenční spektrum po aplikaci všech metod potlačení
pozadí
6. 12. 2006 Pavel Čermák 12
Výsledky (2)
Vzorec pro odhad poločasu rozpadu:
N
tNT
02/1
2ln
N0 ... počet atomů ve vzorku (4.25 x 1022)..... efektivita registrace (4.7%)t ..... čas [roky]N … počet naměřených (vyloučených) událostí
yCdT ECEC 20106/22/1 100.2)(
yCdT ECEC 20106/22/1 107.3)(
Výsledky dosavadního měření s 106Cd (g.s. → g.s., 8491 hodin):
(12 folií)
(8 folií)
6. 12. 2006 Pavel Čermák 13
Lokalizace nečistot
plocha pod píkem 238 keV pro jednotlivé detektory
pravděpodobný zdroj nečistot – napojení víka kryostatu
6. 12. 2006 Pavel Čermák 14
Závěr
VVýznamné posunutí limitu na Týznamné posunutí limitu na T1/21/2 (2 (2EC/EC, g.s.EC/EC, g.s.→g.s.→g.s.) v jádře ) v jádře 106106Cd (Cd (~~3 řády)3 řády)
Vyloučení jednoho z teoretických výVyloučení jednoho z teoretických výsledksledků =ů =>> nové podklady nové podklady pro výpočty maticových elementůpro výpočty maticových elementů
spektrometr v plné konfiguracispektrometr v plné konfiguraci pozaďová a testovací měření provedenapozaďová a testovací měření provedena hlavní měření s hlavní měření s 106106Cd (únor 2005 – únor 2006) Cd (únor 2005 – únor 2006) dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším
příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu (příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu (106106Cd)Cd)
Status
Výsledky
6. 12. 2006 Pavel Čermák 15
Výhled
redukce pozadíredukce pozadí větší objem materiálu (15g) =větší objem materiálu (15g) =>> faktor 2 faktor 2 delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň
1-3 let) =1-3 let) =>> faktor 2-4 faktor 2-4
6. 12. 2006 Pavel Čermák 16
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