Presentazione csn II 16 Sett 20141 MOSCAB Settembre 2014 Vari Punti: 1)COLLABORAZIONE (allargata) 2)STATO DELL’ESPERIMENTO 3)PUBBLICAZIONI 4)BACKGROUND.

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1 Presentazione csn II 16 Sett 20141 MOSCAB Settembre 2014 Vari Punti: 1)COLLABORAZIONE (allargata) 2)STATO DELL’ESPERIMENTO 3)PUBBLICAZIONI 4)BACKGROUND 5)MILESTONE 6)RICHIESTE FINANZIARIE 7)CONFRONTI CON COUPP 8) RICHIESTA FET OPEN di HORIZON2020

2 Presentazione csn II 16 Sett 20142 1)COLLABORAZIONE -BICOCCA : aggiungere :M. Martini, A. Papagni,G. Maspero Chimici ed esperti di datazioni -LNGS : W. Fulgione e G. Bruno -STRANIERI: PRAGA – R.Filgas, I,Stekl et al. (Lavorano su  e su D.M. con COUPP) -VALENCIA-M. Ardid, M. Bo Cabo,I. Felis (Lavorano in km 3 e ANTARES e D.M. con COUPP con responsabilità sul trigger acustico) -CERN : D. Cundy (a livello personale- Visiting Professor in Bicocca.

3 Presentazione csn II 16 Sett 20143 I am Mala Das, Associate Professor at Saha Institute of Nuclear Physics, Kolkata, India working on PICASSO/PICO dark matter search experiment. I came to know about the research work of MIlano group on Geyser Technique for dark matter detection. We have some experience on Geyser Technique using buffer fluid with superheated R114 as sensitive liquid. I am interested to communicate with you and would like to know more about your present work with Geyser. I am also interested to involve actively with your group, if possible as a collaborator in near future. My official website http://www.saha.ac.in/web/scientific/personal-page?mid=mala.das&tab=tab3 With thanks and regards Mala Das Present address : Laurentian University Sudbury, Canada

4 Presentazione csn II 16 Sett 20144 2) Stato dell’Esperimento -Nuovo Modulo (25 L =40 kg) in funzione

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7 7 VANTAGGI: -Schermatura termica garantita a qualche percento di grado (0.02 C) -Schermatura di acqua da 15 L a 170 L -viste subito le BOLLE! -Nuova camera professionale (rispetto alla precedente WEB camera) Pixels (circa 2M circa 1640x1240 ;FPS=40) -Acquisto di un nuovo Termostato (LAUDA) in arrivo a giorni. Il nuovo modulo è stato provato con il bicchiere di quarzo del prototipo (0.5 L); ORA E’ IN PROVA CON IL BICCHIERE INTERMEDIO (2L). NON SI PUO’ PROVARE CON QUELLO DI 25 L (a causa del FONDO ECCESSIVO A MILANO DI RAGGI COSMICI); SARA’ PROVATO AI LNGS PROSSIMAMERNTE (probabilmente all’inizio del 2015). QUALCHE PROBLEMA: A) con molto più freon, la frequenza è aumentata mentre la frequenza per unità di massa è dimuinuita: ORA NOI ABBIAMO CIRCA 12 ev/h; nel prototipo trovavamo 5 ev/h e scalando con la massa (circa fattore 5) ci aspetteremmo 25 ev/h (quindi il Back./massa è DIMINUITO), ma il Back. Assoluto è AUMENTATO !! estrapolando a 25 L troviamo una frequenza di solo background di 500 ev/h !! non sopportabile per il nostro sistema di raccolta dati ed anche per l’ebollizione indotta nel liquido. QUINDI DOBBIAMO ANDARE AL GS. Se poi mettiamo una sorgente di neutroni le frequenze aumentano (in Bicocca) di un fattore 3! B)Ebollizione superficiale (tra il freon ed il Glicol); Questa insorge a grandi  la spiegazione che ci siamo dati è la seguente: Il Vapore di freon che sale (se abbondante) si attacca alla parete superiore del vano “Gas” liquefatto; la tensione superficiale lo tiene attaccato alla parete

8 Presentazione csn II 16 Sett 20148 Quando le gocce (ingrossate) cadono per gravità si dispongono sulla superficie di separazione tra Freon e Glicol, si compattano e vanno nella zona del freon gas; questo è voluto,ma in forma più continua e senza perturbare in misura maggiore l’equilibrio tra le due superfici. Le gocce di Freon che si attaccano alla parete della zona “vapore”,la raffreddano e Rendono meno facile il controllo della temperatura di tale zona. Abbiamo poi allargato il vano “vapore” per rendere meglio distribuite le gocce di liquido trattenuto. Abbiamo anche inserito un sistema di coni metallici nella parte alta dello strumento (zona VAPORE) così le varie gocce si accavallano e scendono rapidamente senza costituire una zona liquida in alto.(vedi la Fig. Seguente). Questo migliora la situazione e stiamo provandola. FACCIO NOTARE CHE QUESTO PICCOLO EFFETTO NON INFICIA LE MISURE, PERCHE’ BASTA TAGLIARE UNA PICCOLA ZONA DEL VOLUME FIDUCIALE ; QUELLA VICINO ALLA SUPERFICIE. :

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10 10 Distanza Am-Be Conteggi/h 73 mm (34+-3.4) ev/h 75 mm (30+-3.0) ev/h 77 mm (23+-2.3) ev/h 79 mm (22+-2.2) ev/h 81 mm (11+-1) ev/h Stiamo misurando l’attività del rivelatore rispetto ad una sorgente di NEUTRONI (Am-Be), ed abbiamo i seguenti risultati:

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12 Presentazione csn II 16 Sett 201412 3) PUBBLICAZIONI a)NIM A 744(2014) 61-68 A new technique for direct investigation of Dark Matter b)International Journal of Modern Physics A Vol. 29(2014) 1443005 c)International Conference ICATPP 2013-VILLA OLMO; Como 23-25 Sett. 2013 Presentazione di A. Pullia d)VULCANO 2014 - Presentazione di A. Pullia e) Poster ICEPT VALENCIA Luglio 2014 (All Collaboration including Valencia) f)Advances in High Energy Physics Vol. 2014(2014),Article ID 387-493 pages by A. Pullia

13 Presentazione csn II 16 Sett 201413 4) BACKGROUND: a)Il Radon nel Detector? : la catena 238 U → 222 Rn→(3.8 d)→ 218 Po+  (3.05 m)→ 214 Pb+   si può identificare dalla differenza dei tempi di due successivi eventi; b) la presenza di 14 C può dare fastidio con grandi masse infatti il  NON riconoscimento dei decadimenti  è limitato a valori 10 -11 : ma se si  hanno 10 12 eventi (1000 Kg.y) se ne vedono 10! Questo comincia ad essere di disturbo.  Con 100 kg di Freon e 4 y di esposizione avremmo 4 eventi.  Questo è ottenuto usando una vita di dimezzamento del 14 C pari  a 5568 y (ottenuta per il C organico ed una percentuale pari a 1/trilione).  Ma il freon proviene da miniere dove è sepolto da centinaia di Gy e quindi non si sa la  sua vita media; Siamo in collaborazione con chimici ed esperti di datazioni che stanno  Mettendo in opera un dispositivo per misurare la percentuale di 14 C nel nostro freon. c)Sono in corso misure di attività gamma con Ge ed alfa con Si di Frammenti di acciaio,di lana di roccia e di O ring (Argon)

14 Presentazione csn II 16 Sett 201414 5) MILESTONE -Per Sett. 14-- Dimostrare il funzionamento del nuovo Modulo; questo ci sembra dimostrato -Per Fine anno—Dimostrare di aver funzionato per un periodo lungo; questo dipende dalle novità meccaniche che vogliamo introdurre.

15 Presentazione csn II 16 Sett 201415 Milano 25-6-2014\\ RICHIESTE FINANZIARIE IL 2015- ESPERIMENTO MOSCAB Gruppo di Milano-Bicocca: __________________________ MI :3mesi x 3 persone ai LNGS=9 m. u. 27 KE ME :Viaggi a Valenza e PRAGA+ 1 congresso 10 INV :Cameretta alpha (6 KE)+monitoraggio di Temp. e Pressione AUTOMATICO(3 KE) 9 CONS.(Metabolismo e Liquidi R218 e Glycol) 15 (freon 6 kE/50 L, necessità 70 L) Trasporti (da Mi al Gran Sasso) 10 Servizi Speciali (ai LNGS) 5 Costruzione Apparati(Install. ai LNGS Termostatazione+locali x strumenti) 25 TOTALE PARZIALE 101 6)RICHIESTE FINANZIARIE per il 2015

16 Presentazione csn II 16 Sett 201416 Gruppo LNGS(Fulgione e D'AMBROSIO et al.) __________________________________________ M.I. (viaggi a Milano) 6 M.E. (viaggi nella collaborazione+congressi) 8 INV. :strumentazione per scanning automatico) 10 Anticoincidenza (scintill liquidi) 25 Totale PARZIALE 49 ________________ TOTALE GENERALE (MI-Bi + LNGS) 150 KEuro 6)RICHIESTE FINANZIARIE per il 2015(segue1) per

17 Presentazione csn II 16 Sett 201417 Allo scopo di costruire un rivelatore di muoni residui nei LNGS per studiare il contributo dei neutroni indotti da mu al background del rivelatore MOSCAB, abbiamo pensato ad un rivelatore piano di 4 x 4 m2, situato sopra l’esperimento e sostenuto da un autonomo sistema di supporto. Se necessario, visto il peso contenuto del rivelatore (in totale intorno ad 1 tonnellata distribuita su 16 m2 anche nel caso si decidesse l’aggiunta di un sottile (5mm) schermo di piombo) esso potrebbe essere direttamente posato sul tetto dell’eventuale building che ospitera’ il rivelatore MOSCAB. Per il progetto ci siamo basati si quanto proposto da alcuni nostri colleghi di Torino per realizzare un rivelatore modulare di muoni per l’osservatorio Pierre Auger (vedi TOSCA

18 Presentazione csn II 16 Sett 201418 The Observatory SCintillator Array Technical Project M.Aglietta et al., INFN- Torino, OATo-Torino, UNITO). Il rivelatore di muoni di 16 m2 potra’ essere composto da quattro moduli identici costituiti ognuno da 40 barre scintillanti di 2 m di lunghezza, 5 cm di larghezza e 2 cm di spessore (Extruded Plastic Scintillator (EPS) Bars available from FERMILAB), “lette”, ognuna, da 2 fibre WLS (soluzione 3 della figura 10 del progetto TOSCA). Le fibre, raccolte in 8 bundles distinti, sono finalmente lette da 8 PMTs, due in coincidenza per modulo che costituiranno il trigger del veto ((A1xA2)+(B1xB2)+(C1xC22)+(D1xD2)). Con questa configurazione e con una fibra da 1mm di diametro ci si attendono da 25 a 30 fotoelettroni per muone passante, sufficienti a distinguere il segnale di un muone dal fondo ambientale. Sistema di muon-veto per un modulo dell’esperimento MOSCAB Costi - valutazione

19 Presentazione csn II 16 Sett 201419 Costi - valutazione di massima - QUANTITY COST SCINTIL.BARS 5X2cm 16 m2 = 320dm3 6400 euro WLS fiber 1 mm ~1000 m 2000 euro fiber adapters 8 1600 euro Photomultiplier R9420 8 2000 euro HV power supply 8 channels 3000 euro trigger logic - 2000 euro cables and connectors 1000 euro man power + consumable 4000 euro support structure 3000 euro TOTAL 25000 euro

20 Presentazione csn II 16 Sett 201420 RICHIESTE s.j. per MI-Bi (s.j. al compimento felice del programma sopra descritto) COSTRUZIONE DI UN II Modulo da 40 kg: INV. : QUARZO (vaso da 27 L)+TERMOREGOLATORI)(10+40) KEuro + telecamere (7 KE) + contenitore meccanico e Termico(50) + misuratori di Pressione e Temp.(10) 117 CONS. (Liquidi : freon+glycol) 10 TRASPORTI: Da Milano al Gran Sasso 5 SERVIZI SPECIALI (ai LNGS) 5 ____________ TOTALE(s.j) 137 6)RICHIESTE FINANZIARIE per il 2015(segue 2) per

21 Presentazione csn II 16 Sett 201421 7)Confronti con COUPP e PICO COUPP 1)ha posto da circa 1 anno il “nostro” freon C3F8 nella camera a bolle piccola (CHIAMATA 40 kg quando era piena di CF3I)ed ora chiamata 2L con C3F8).Hanno riportato risultati preliminari a UCLA 2014 in Aprile scorso. 2) Hanno la camera piu’ grossa (60 kg di CF3I =30 L)Entrambe le camere sono in Canada (SNOLAB) ; la piccola punta allo SD e la grande allo SI).Il nostro concorrente è perciò la piccola da 2 L! Vantaggi loro: sono in presa dati da qualche mese Vantaggio nostro : a)il volume nostro con i 25 L=40 kg è 13 volte maggiore; con 1 mese di presa dati facciamo come loro fanno con 1 anno di presa dati! b) La nostra efficienza è probabilmente migliore

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24 Presentazione csn II 16 Sett 201424 8) FETOPEN: in HORIZON2020 (scadenza il 30 Settembre) Siamo preparando una richiesta FET OPEN in collaborazione con PRAGA VALENCIA INFN LNGS e LA DITTA Tecnologia Meccanica Per un esperimento di 0.5 tons in 5 anni con 13 moduli da 40 kg (7 a Milano + 4 a Praga + 2 a Valencia; dove Valencia fornirebbe per tutti il trigger acustico e Praga si occuperebbe soprattutto del Backround). Naturalmente è aperta ad altri gruppi Italiani se l’INFN ci incoraggia.

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26 Presentazione csn II 16 Sett 201426 FINE DISCORSO !