Detection of Supernova and Reactor neutrinos with the Spherical Proportional Counter:
Creators: name: Κατσιούλας, Ιωάννης Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Σφαιρικός Αναλογικός Απαριθμητής
Ανίχνευση νετρίνων
Σύμφωνη σκέδαση
Spherical Proportional Counter
Neutrino detection
Coherent Scattering

description: Η εργασία αυτή επικεντρώνεται στην μελέτη των προϋποθέσεων, για την ανίχνευση νετρίνων που προέρχονται από Supernova και πυρηνικούς αντιδραστήρες, με τον Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή (Spherical Proportional Counter), εκμεταλλευόμενοι την σύμφωνη ελαστική σκέδαση νετρίνου-πυρήνα (neutrino-nucleus coherent elastic scattering). Ο Σφαιρικός Αναλογικός Απαριθμητής είναι ένας νέος απαριθμητής αερίου γεμίσματος. Αναπτύχθηκε ώστε να εκμεταλλευτούμε τα διάφορα πλεονεκτήματά της σφαιρικής γεωμετρίας. Τα πλεονεκτήματά αυτά παρουσιάζονται στην εργασία, καθώς και τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή. Τα νετρίνα που προέρχονται από ένα Supernova μεταφέρουν το 99% αυτού. ́Ετσι αποτελούν μια εξαιρετική πηγή πληροφοριών για τους εσωτερικούς μηχανισμούς του. Στην παρούσα εργασία μελετώνται τα πιθανά φάσματα εκπομπής νετρίνων από ένα Supernova και γίνεται υπολογισμός της απόκρισης του ανιχνευτή σε αυτά. Λαμβάνονται υπόψιν διάφορες παράμετροι του ανιχνευτή, όπως το ενεργειακό κατώφλι του ανιχνευτή, το αέριο γέμισμα (Ar, Xe) και το μέγεθος του ανιχνευτή. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε πολύ καλά τη λειτουργία της ανιχνευτικής μας διάταξης, πριν περάσουμε στην ανίχνευση νετρίνων από Supernova. Για το λόγω αυτό προτείνεται η δοκιμή του συστήματος στην ανίχνευση νετρίνων με επίγειες πηγές. Η πιο σημαντική, επίγεια πηγή, είναι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες, καθώς οι ανίχνευση των νετρίνων αυτών, προσφέρει σημαντικές εφαρμογές, όπως ο ακριβής έλεγχος του αντιδραστήρα. Ο Σφαιρικός Αναλογικός Απαριθμητής δοκιμάζεται στην ανίχνευση ανακρουόμενων πυρήνων, εκμεταλλευόμενοι την ελαστική σκέδαση νετρονίου-πυρήνα, από όπου μπορούμε να έχουμε ανακρούσεις πυρήνων χαμηλής ενέργειας. Τα νετρόνια προέρχονται από μια πηγή AmBe. Οι πιθανές θωρακίσεις του ανιχνευτή μελετώνται μέσω προσομοίωσης χρησιμοποιώντας το πακέτο FLUKA. Στην εργασία αυτή εξετάζονται διάφορες πτυχές αυτής της πειραματική διαδικασίας, όπως η χρήση διαφόρων στοιχείων του σήματος (amplitude, rise time, and duration του παλμού), για τον διαχωρισμό των διαφόρων ακτινοβολιών, που αλληλεπιδρούν με τον ανιχνευτή, κατά την ανάλυση των δεδομένων, η οποία γίνεται με το πρόγραμμα ROOT.
description: This project focuses on the study of the conditions for the detection of neutrinos from Supernovae and nuclear reactors, with the Spherical Proportional Counter, by exploiting the neutrino-nucleus coherent elastic scattering. The Spherical Proportional Counter is a novel proportional gaseous detector, developed to exploit the many advantages of the spherical geometry. These advantages are presented here, along with the characteristics of the detector. Neutrinos coming from a Supernova carry 99% of its energy. Thus they are an excellent source of information, about its internal mechanisms. In the present work the possible neutrino emission spectra of a Supernova are studied and the detector’s response to them is calculated. Different parameters of the detector are taken into account, such as the threshold energy, the gas filling (Ar, Xe) and the size of the detector. It is very important to know well the behaviour of our detector, before moving to the detection of Supernova neutrinos. For this reason it is proposed to test the system using terrestrial neutrino sources. The most important terrestrial neutrino source are the nuclear reactors, as the detection of the neutrinos emitted by them, offers important applications such as the precise control of the nuclear reactor. The Spherical Proportional Counter is tested to the detection of nuclear recoils, by exploiting the neutron-nucleus elastic scattering, from which we have low energy recoils. As neutron source is used an AmBe source. The possible shieldings of the detector are studied by simulation using FLUKA. In this work we also examine various aspects of this experimental procedure, such as the use of various elements of the signal (amplitude, rise time, and duration of the pulse), for the discrimination of the different radiations interacting with the detector, during data analysis, using the ROOT package.