Προσομοίωση του μιονικού υποβάθρου και των recoils στον Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή για την ανίχνευση του neutrino-nucleus coherent scattering και Σκοτεινής Ύλης
Creators: name: Σαββίδης, Γεώργιος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Μιόνια
Νετρίνα
Σκοτεινή Ύλη
Muons
Neutrinos
Dark Matter

description: Η ανίχνευση νετρίνων και Σκοτεινής Ύλης αποτελούν δύο από τις σύγχρονες προκλήσεις που καλείται να αντιμετωπίσει η σύγχρονη φυσική. Τα νετρίνα καθώς αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη είναι ιδιαίτερα δύσκολο να ανιχνευτούν ενώ από την άλλη, η ανάπτυξη ανιχνευτών Σκοτεινής Ύλης βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο. Τα τελευταία χρόνια γίνεται μια προσπάθεια για την ανάπτυξη ανιχνευτών αερίου γεμίσματος για την ανίχνευση νετρίνων. Η αλληλεπίδραση στην οποία βασίζεται η ανάπτυξη αυτών των ανιχνευτών είναι η συνεκτική ελαστική σκέδαση νετρίνου-πυρήνα ( coherent elastic neutrino-nucleus scattering ). Η ύπαρξη της συγκεκριμένης αλληλεπίδρασης προβλέπεται από το Καθιερωμένο Πρότυπο, ωστόσο μόλις πρόσφατα επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη της. Στην συγκεκριμένη εργασία, μελετάται η δυνατότητα ανίχνευσης νετρίνων μέσω της αντίδρασης coherent scattering με τον Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή. Παρουσιάζεται η ενεργός διατομή της αντίδρασης, ο αριθμός των αναμενόμενων γεγονότων και η δυνατότητα ανίχνευσης νετρίνων από πυρηνικούς αντιδραστήρες, νετρίνων από supernova και γεωνετρίνων. Επιπλέον έγιναν δύο τύπου προσομοιώσεις: Στην πρώτη μελετήθηκε το υπόβαθρο που δημιουργείται στον Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή από τα ατμοσφαιρικά μιόνια. Στην δεύτερη μελετήθηκε το ενεργειακό φάσμα των recoils πυρήνων Ar40 και Ar41 από ταχέα και θερμικά νετρόνια αντίστοιχα. Η συγκεκριμένη μελέτη των recoils έγινε με σκοπό να δείξει κατά πόσο είναι εφικτό να γίνει βαθμονόμηση του ανιχνευτή σε χαμηλές ενέργειες μέσω των recoils των πυρήνων Ar40 και Ar41.
description: Neutrino and Dark Matter detection constitute two challenges for modern physics. Neutrinos interact weakly with ordinary matter thus making its detection quite difficult while on the other hand the Dark Matter detector development is still in premature level. The last years more and more effort is put on the development of gaseous detectors for neutrino detection. The interaction which these detectors aim on manipulating for the neutrino detection, is called coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CNNS). The existence of this interaction is predicted by the Standard Model, but it has eluded detection for years. Just recently the first observation of the interaction took place. In this thesis, we study the capability of the Spherical Proportional Counter to detect neutrinos through the CNNS process and if this knowledge could be used as background for Dark Matter detection. More specifically, the CNNS interaction cross-section is studied together with the number of the anticipated events. This study is done for three different neutrino sources namely, reactor neutrinos, supernova neutrinos and geoneutrinos. Furthermore, two different simulations were done. In the first simulation we studied the background created by atmospheric muons in the Spherical Proportional Counter. In the second one, we studied the recoil spectrum of Ar40 and Ar41 nuclei from fast and thermal neutrons respectively. This specific study of the recoils was done in order to see if the detector could be calibrated in low energies using the Ar40 and Ar41 reco