CSNII, Perugia 27 Settembre 2011 Lucifer-RD Stefano Pirro - Milano CSNII, Perugia 27 Settembre 2011

Motivazioni -region -region CUORICINO  Background Environmental “underground” HPGE Background: 238U and 232Th trace contaminations 76Ge 116Cd 130Te 100Mo 82Se Lo scopo è duplice…. Abbattere la radioattività  e scegliere un nuclide più favorevole

Principles of operation =C/G T=E/C A Bolometric Light Detector is fully active massive particle detector The time response of a BLD is the same of a standard bolometer O (ms) The QE of a BLD is, probably, comparable with that one of PD’s but it is not easy to measure it Normally PURE (undoped) Ge or Si crystal are used as absorbers

La tecnica è nata “tanti anni fa…” During April 2005 a background measurement was performed with the RAD detector 417 h live time measurement S. Pirro - Scintillating Double Beta bolometers NANP05 Dubna 23 June 2005

Lucifer-247115 E’ un ERC – Advanced Grant assegnato a F.Ferroni per costruire un prototipo di rivelatore scitnillante per il DDB Il valore del Grant è 3.294.400 € su un periodo di 5 anni (Marzo 2010 –Marzo 2015) MI=190 k€ ME=110 k€ Cons=1780 k€ INV=30 k€ Pers= 637k€

Lo ZnSe Lo ZnSe è un composto piuttosto bizzarro….. Noto come uno dei migliori scintillatori esistenti, Ma con una lunghezza di attenuazione piuttosto risibile Massa= 340 g Dimensioni dia=4 h=5

ZnSe – Scatter Plot + Light PSA Calibration with 232Th and a smeared  source 210Po / Smeared  source  Beta region Rejection > 99.5 %

 rejection > 97 % without light detection ZnSe – Heat PSA This compound shows another very interesting feature: ’s show different thermal pulse development /   rejection > 97 % without light detection

ZnSe – The best case (140 g crystal) Separazione > 15 σ  /β  /β  /β Light signal

Gli Item di Lucifer possono dividersi in 2 I due Item di Lucifer 29/09/2010 Gli Item di Lucifer possono dividersi in 2 Arricchimento isotopico Sviluppo e crescita dei cristalli

I fondi Europei pagano parte dell’inventariabile Richieste in CSN II -2011 I fondi Europei NON pagano missioni di laureandi e, sopratutto, Dottorandi 29/09/2010 I fondi Europei pagano parte dell’inventariabile Apparati= criostato 10 K per misure di scintillazione a bassa temperatura + 2 PM (bialkalii) +MCA 28 $ =20 k€ 4 k€ Totale inventariabile=28 k€ Ammortamento 2/5 ? Totale inventariabile= 11.2 k€ Totale richieste = 15 k€ + 3 k€ + … 11.2 k€ = 29.2 k€ 1 k€ MIB 4.5 k€ Rm1 La CSNII ha dato 1.5 k€/FTE

2011, un anno da dimenticare per lo ZnSe Nelle richieste del 2010 era stato esaustivamente descritto quanto fosse determinante il finanziamento di un criostato ottico. La CSNII ha deciso di non finanziare, neanche per la parte di ammortamento tale acquisto (< 10 k€) . Il produttore di cristalli ha prodotto circa 25 campioni nel giro di 1 anno per tentare di capire la ricetta (o il meccanismo) che fa scintillare lo ZnSe. 25 campioni si analizzano in circa 10 gg di misura in un criostato ottico Nel criostato a diluizione di sala C ne sono stati testati 5 in un anno. Con risultati di LY: peggiore di un fattore 3-10 (non % !!!) Risposta termica: peggiore di un fattore 2-30 ( non % !!!!) rispetto ai campioni precedenti Ogni considerazione sull’esperimento è scontata

INFN – Vs Lucifer247115 Il fatto che l’INFN (o, meglio, la CSNII) non abbia voluto finanziare 10 k€ lascia altresì l’amaro in bocca In quanto: Oltre al personale (637 k€) e il consumo che va all’apparato sperimentale di sala C, l’ INFN ottiene 547.400 € In overheads, utilizzati dall’INFN esclusivamente per personale TD Che vanno a pagare ANCHE personale in CSNII

(Frizioni)/sinergia con CUORE Lucifer pagherà una buona parte dei costi di manutenzione del laboratorio di sala C 29/09/2010 Volume sperimentale + 65 % + 5562 € in Elio liquido e Elio Gas 23788 € per apparato sperimentale sala C e CUORE-0 Presente

Arricchimento isotopico The 82Se enrichment campaign will start in October (URENCO site in Almelo, Holland ) first kg of enriched 82Se hopefully for the end of this year (2011) Throughput should be 1 kg /2 months with final batch in August 2014 Un punto fondamentale risulta la purezza del selenio arricchito. Non è chiaro quanto la presenza di materiale Ferromagnetico (Fe,Cr, etc) possa alterare sia la crescita stessa del cristallo, sia la scintillazione.

Richieste in CSN II -2012 Per fortuna sono stati trovati fondi universitari per comperare un criostato ottico. Le richieste in CSNII, riguardano solo missioni verso il GS di persone giovani (e quindi che lavorano) che NON possono essere pagati su fondi Europei

Lucifero-non Lucifero- Bolometri scintillanti (1) L’attività legata ai bolometri scintillanti è andata avanti nel 2011 con ottimi risultati: arXiv:1106.6286v1 (sub Astropart Phys) 147Sm-, 2310 keV Discriminazione /β (2σ) grazie alla luce (Cherenkov) su un cristallo di 120 g β 

Lucifero-non Lucifero- Bolometri scintillanti (2) (Being submitted to PRL)

Lucifero-non Lucifero- Bolometri scintillanti (3) Il ZnMoO4 rappresenta un candidato ideale per il DDB con tecnica bolometrica Sono stati misurati 2 campioni prodotti in Siberia (Novosibirsk) Solo segnale termico, No Luce Analisi globale (Fisher) sulla forma tra e β  β Le contaminazioni interne sui campioni matchano già I requirement per un esperimento di II generazione) Sul campione di 27,5 g la discriminazione /β per E>2 MeV risulta pari a 17 σ, SENZA usare la scintillazione

Lucifero-non Lucifero- ASPERA (4) http://www.aspera-eu.org/ La parte italiana (INFN) si occuperà principalmente della misura di contaminazione tramite l’utilizzo di bolometri scintillanti