Ettore Fiorini Commissione II 30.1.08 Il doppio beta e CUORE Office of Nuclear Physics Office of Science CD-1, Approve Alternative Selection and Cost Range.

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1 Ettore Fiorini Commissione II 30.1.08 Il doppio beta e CUORE Office of Nuclear Physics Office of Science CD-1, Approve Alternative Selection and Cost Range for US Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (US CUORE) (Project MIE-DBD) at Lawrence Berkeley National Laboratory Approvato dal DOE CD1 => ma…

2 -CUORICINO e il suo futuro=> CUORE0 -Nuova valutazione degli elementi di matrice -Uno studio su possibili picchi spuri -Problemi tecnici e fondi su: 1.Il rivelatore 2.La pulizia del rame 3.L’assemblaggio di CUORE 4.Un CUORE ed una capanna 5La camera (o meglio le camere) pulite 6Il refrigeratore ed il Dewar finale 7Cristalli e fondi USA 8CUORE0 2 laboratori nazionali 6 Universita’ (Bologna) 2 universita’ in Europa 2 laboratori nazionali e 7 Universita’ negli USA La Siccas e la SINAP in Cina La collaborazione

3 MOON CUORE NEMO MAJORANA GERDA EXO CUORICINO 2 P 1/2 4 D 3/2 2 S 1/2 493 nm 650 nm metastable47s Situazione sperimentale nel mondo

4 La situazione teorica : Nuova valutazione delle matrici 1/T = G  x |M  0 | 2 x | | 2 Due calcoli basati su dati sperimentali (decadimento beta singolo e doppio con due neutrini) Erratum di V.Rodin et al NucleusT 0n (y)Rodin oldCivitRodin (New) 48 Ca>1.4x10 22 76 Ge>1.9x10 25.55.41.36 ±.07 76 Ge>1.6x10 25.60.44.40±.08 76 Ge1.2x10 25.69.52.46±.09 82 Se>2.1.x10 23 2.91.81.9±2.0 100 Mo>5.8x10 23 2.71.11.1 ±.3 116 Cd>1.7x10 23 3.51.42.3±.8 128 Te >7.7  10 24 2.51.5±.6 130 Te>3x10 24.85.37.48±.15 136 Xe>1.2x10 24 2.0.421.2±.5 150 Nd>1.2x10 21 157.9±3

5 Misure fatte negli Stati Uniti su picchi spuri prodotti da interazione di neutroni Michelle Dolinski 10/25/20075 GEANIE is an array of 26 Compton-suppressed HPGe detectors located at the WNR facility at Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE). It is located on a 20.34 m beamline from a pulsed white neutron source with access to energies in the range of 1 to 200 MeV. Neutron energies are determined by time of flight. An enriched 130 Te target was run in 2004.

6 130 Te Full Spectrum Michelle Dolinski 10/25/20076 2614 keV 208 Pb(n,n’) 839 keV 130 Te(n,n’) 511 keV Sum of coaxial detectors, 1-200 MeV neutrons. 500 1000 1500 2000 2500 3000 Energy (keV) 2495 2545 2595 2530 keV background 2607 keV

7 Un veto su CUORICINO per studiare un possibile effetto dei muoni cosmici => responsabilita’ LBL

8 Time (months) CUORICINO e CUORE0 => approvato dal C.S. dei LNGS

9 1. Il rivelatore CUORE Struttura molto diversa da CUORICINO => review in Giugno 2007 Disegno finale pronto Produzione di frames e PTFEdal 2008 MaterialeFramesColonneVitiCopert. MCCopert.dei filiColonne TOP Number26686610001833876 Backup(%)2025 1055 Total320123512502014091 Produzione dei frames per elettroerosione In tre ditte o in Legnaro ? Decisione in febbraio Le tre ditte : un mese di ritardo. Validate a Genova Nessuna nelle tolleranze Il divisore per farle a Legnaro arrivato con un mese di ritardo Pronte entro febbraio e validate a Padova (come quelle delle ditte) Test in Legnaro di trattamento superficiale su due delle ditte per vedere tolleranza

10 => per CUORE0 16 frames elettroprodotti e pulitura superfici per l’estate => per CUORE 300 frames in due anni e pulitura superfici due anni con nuova attezzatura per Legnaro PTFE => ditta gia’ scelta < un anno 2. Pulizia di tutte le parti di rame ( fondamentale perche’ il fondo dai cristalli e’ minore => Ultrasonic cleaning => Tumbler => Ultrasonic cleaning => Electrochemistry => Ultrasonic cleaning => Chemistry => Ultrasonic cleaning => Magnetron sputtering => looks particularly promising => Ultrasonic cleaninng Questi procedimenti con sputtering magnetico testato bolometricamente nel “run Legnaro” => Primavera 2008 Se funziona necessario un sistema di plasma UHV ingrandito => run Legnaro 4 frames elettroprodotti e pulitura superfici in tempo

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12 Plasma UHV Attualmente puo’ fare pezzi di 38 x 16 cm 2 max

13 3. Montaggio di CUORE Avra’ luogo tramite i seguenti passaggi 1. Assemblaggio di un singola torre ( Cuore0) - Incollaggio dei termistori e degli heaters - Montaggio della torre - Integrazion dei fili di read -out - Bonding - Immagazzinamento della prima torre (vedi camera pulita) 2. Assemblaggio dell’ intero rivelatore - Montaggio delle torri e della lastra di supporto - Installatzione dell’ intero rivelatore Questa attivita’ si sta svolgendo senza gravi ritardi (problema personale) 4. Un cuore ed una capanna Problemi di finanziamento (vanno al Gran Sasso) =>comprensione dell’ INFN Primo stanziamento (260.000) => parte la gara e la struttura => in costruzione. Secondo stanziamento (360 000) euro => per completare l’ edificio. Difficolta’ di personale

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16 22.JPG 23.JPG 24.JPG 4 Costruzione della struttura nella sala A

17 Costruzione della hut

18 5. Camera pulita ( Collaborazione LNGS-Berkeley ) Decisione finale :  Montare solo la prima torre (CUORE0) nella camera pulita di Borexino (grazie per la piena offerta di ospitalita’, ma va sistemata) Montaggio finale di CUORE nella sua camera pulita. 6. Il refrigeratore (Calibrazione => Wisconsin) ) Si e’ ordinato l’ intero refrigeratore con un semplice Dewar di test Nel marzo 2007 si e’ ordinata l’ unita’ di diluizione - Nel settembre 2007 review tecnica per il Dewar finale. Il gruppo dell’Universita’ di Wisconsin si sta occupando della calibrazione

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20 Criostato (2)

21 Source placement 12 source wires shown by white dots In the simulation, the sources are wires inside a teflon coating, inside a copper guide tube (  ’s do not escape) Previous study showed external sources should have twice the strength of the internal sources Need to run additional simulations with external sources outside the HEX cryostat

22 7. I cristalli Situazione positiva dal punto di vista finanziario => Riunione in Novembre alla SICCAS con gli americani => Preparazione di un ordine INFN per 500 cristalli - prima spedizione in giugno di 2 cristalli per aereo seguiti da 30 cristalli per nave e dopo due mesi lo stesso - ordinati 280 Kg di tellurio per test => Ordine dei 500 cristalli approvato dal Consiglio direttivo lo scorso venerdi Dagli USA  Ordine di 200 Kg di tellurio dal DOE  Ordine pronto per 60 cristalli dal DOE  Realizzazione a Shanghai di una camera pulita e di una linea di produzione dei cristalli dedicata esclusivamente a CUORE

23 R&D activities SICCAS/INFN Clean Room equipment & furnishing P/B Xray difractometer lapping bench ultrasound washer microwaves oven chemical etching bench polishing bench packaging bench dressing boxes ultrapure water tanks storage racks chairs, etc operators (max.) supervisors (max.)

24 R&D activities May 13, 2007 May 29, 2007 F.Cipollone Sped.Int.li s.a.s - Mirella Foglietta: Buongiorno, è arrivato il collo dalla Cina contenenti cristalli di tellurio… May 21, 2007 Ezio: Carissimi, questa sera abbiamo finito di preparare i 6 cristalli cinesi… May 2007 campaign

25 Large scale production present status and plans inner cut diamond grinding disc outer cut future production line area

26 R&D activities SICCAS/INFN Clean Room photos

27 R&D activities SICCAS/INFN Clean Room photos

28 Un turbinoso insieme di runs e misure R&D (collaboration INFN - SICCAS)  Ordinati 6 cristalli lappati in Cina  Risultato cattivo dal punto di vista termico. Impulsi bassi. Risoluzione cattiva.  I sei sono stati lappati da noi e ne sono stati ordinati quattro nuovi lappati in Cina con le nostre istruzioni  In novembre e’iniziato un run con 12 cristalli, copertura di polietilene dei frames - sei nuovi lappati da noi - quattro nuovissimi lappati dai cinesi - due vecchi tipo Rad Nuovo tipo di termistori  Il problema del Polonio Attivita’ fortissima su 2 dei 12. Picco che cala secondo le regole Mancanza di 210 Bi quindi di 210 Pb  Chiaramente un errore dei cinesi a causa della fretta  Modifica del contratto => Invio per aereo di piu’ cristalli)  Controllo continuo a Shanghai (SINAP => fisici nucleari)  Risultato del run presente. Termicamente tutti bene, ma fondo che va capito. Questo fondo non viene dai cristalli.  Speranza nel run di Legnaro => utilissimo il finanziamento da parte della Commissione 2, ma forse necessari nuovi run

29 Run attualemente in corso

30 Energy resolution of a crystal of TeO2 f 5x5x5 cm3 (~ 760 g ) : 0.8 keV FWHM @ 46 keV 1.4 keV FWHM @ 0.351 MeV 2.1 keV FWHM @ 0.911 MeV 2.6 keV FWHM @ 2.615 MeV 3.2 keV FWHM @ 5.407 MeV (the best  spectrometer so far Energy [keV] Counts 210 Po  line

31 8. Run “Legnaro”, CUORICINO e Cuore0  Il run Legnaro potrebbe essere pronto in aprile. Continuare un po’ la misura attuale per raccogliere statistica?  Non ci sarebbe problema per iniziare la costruzione di CUORE0 dopo l’ estate,  I nuovi cristalli (salvo ritardi) dovrebbero essere testati in giugno- luglio Interrompere precocemente CUORICINO 9. Conclusioni Non gravi problemi di soldi da parte italiana, ma americana anche se un po’ migliorata. Cristalli ritardati di sei mesi per via del milestones americani Collaborazione con SICCAS e SINAP => chi vuole andare in Cina? Va studiato ancora e piu’ a fondo il problema del fondo

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35 Organizzazione generale