Borexino 2011/2012 Attività sul rivelatore

Presentazione sul tema: "Borexino 2011/2012 Attività sul rivelatore"— Transcript della presentazione:

1 Borexino 2011/2012 Attività sul rivelatore
Purificazione dello scintillatore mediante Water Extraction: 6 cicli da giugno 2010 ad agosto 2011 Manutenzione elettronica Analisi concluse in questo anno Prima evidenza dei neutrini da pep Flusso dei muoni cosmici e loro modulazione annuale Ricerca di assioni dal sole Analisi in progress Update dell’ analisi dei geo-neutrinos ; Update della ricerca di processi rari Studio della produzione di nuclidi cosmogenici PUBBLICAZIONI 2012 First Evidence of pep Solar Neutrinos by Direct Detection in Borexino PRL 108, (2012);  selezionato da APS per essere inserito negli Highlights Cosmic-muon flux and annual modulation in Borexino at 3800 m water-equivalent depth, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume 2012 May 2012 Search for Solar Axions Produced in p(d, 3He)A Reaction with Borexino Detector, Phys. Rev. D, Volume 85, Issue 9 (2012) PUBBLICAZIONI recenti ma già discusse nel 2011 Absence of a day-night asymmetry in the 7Be solar neutrino rate in Borexino Physics Letters B Volume 707, Issue 1, 16 January 2012, Pages 22-26 Precision Measurement of the 7Be Solar Neutrino Interaction Rate in Borexino Phys. Rev. Lett. 107, (2011) Muon and cosmogenic neutron detection in Borexino, JINST 6:P05005, (2011)

2 Borexino è in presa dati da maggio 2007
Borexino Phase I (Maggio Maggio 2010): Neutrini solari da 7Be: misura del rate con precisione < 5% e della non-asimmetria giorno/notte (2011); Misura del rate dei neutrini da 8B (2010); Prima osservazione dei geo-neutrinos (2010); Limiti su processi rari o esotici Impatto di BOREXINO sulla fisica delle oscillazioni del neutrino: Probabilità di sopravvivenza del ne Prima di Borexino Borexino 7Be pep 8B

3 Borexino 7Be 11C 85Kr pep 210Bi Borexino Phase I| (da Agosto 2011, dopo l’ulteriore purificazione) Goals di fisica Migliorare la significanza della misura del rate dei n da pep (>=3s )  va eliminato il 210Bi; Migliorare il limite sui n da CNO ( metallicità nel sole)  va eliminato il 210Bi; Misura del rate dei n da pp neutrinos  85Kr va eliminato; Migliorare il rate dei n da 7Be e 8B (miglior test di MSW)  vanno eliminati il 210Bi, 85Kr; Purificazione: Per ridurre ulteriormente il fondo radioattivo nello scintillatore (85Kr, 210Bi) è stato necessario purificare lo scintillatore mediate water extraction. Si sono fatti 6 cicli da maggio 2010 ad agosto 2011 Questa purificazione ha eliminato il 85Kr (consistente con 0); Ha ridotto il 210Bi (da ~70 cpd/100tons  16 cpd/100tons); Ha ulteriormente abbassato il livello di concentrazione di 238U and 232° (~10-19 g/g);

4 First evidence of pep solar neutrinos
First Evidence of pep Solar Neutrinos by Direct Detection in Borexino PRL 108, (2012); pep solar neutrinos Monocromatic line at E=1.44MeV; Ideal to test Pee in the transition region; Backgrounds Difficulties of this analysis: Very tiny rates (few counts /day/100tons); Backgrounds: 210Bi and 11C; 7Be 11C rate ~ 27 cpd/100tons; 210Bi rate ~40 cpd/100tons pep It is possible to suppress the 11C background by three-fold coincidence; pulse-shape discrimination; CNO pep

5 First detection of pep n
We obtained first evidence of pep neutrinos Thanks to the very low background and analysis tools developed for 11C rejection Three fold coincidence tagging of 11C events β+ β- separation exploiting positronium induced pulse shape distortion Multivariate maximum likelihood test using all available information Three-fold coincidence (m, n, e+) 11C (t=29.4 min) produced by cosmic m on 12C >1 n is spalled with 11C, in 95% of the cases, and then captured in the scintillator Removed 91% of 11C, keeping 48.5% of livetime 11C rate: from 27 → 2.5 counts/day/100tons

6 e+/e- pulse shape discrimination ( PRC 83-015522 (2011))
First detection of pep n e+/e- pulse shape discrimination ( PRC (2011)) Based on the small differences in the time distribution of the scintillation signal coming from the ortho-positronium finite lifetime and the presence of annihilation g rays. ortho-positronium t1/2 = 3 ns γ e- e+ Dt: when the b+ undergoes o-Ps formation, the light produced by the two annihilation g-rays is delayed with respect to the prompt light produced by the kinetic energy loss of the b+. Boost decision tree to construct an optimized pulse-shape discrimination variable

7 First detection of pep n
Energy spectra Simultaneous fit of the events surviving the TFC veto and and of the events rejected by the TFC veto. The rate for every non-cosmogenic species are constrained to be the same in both data sets, because only cosmogenic isotopes are expected to be correlated with neutron production. The species left free in the fit: internal radioactive backgrounds 210Bi, 40K, 85Kr, and 234mPa (from the 238U decay chain); the cosmogenic backgrounds 11C, 10C, and 6He; the e recoils from7Be, pep, and CNO solar the external rays from 208Tl, 214Bi, and 40K. Fixed contributions: from pp and 8B solar . Radon daughter 214Pb using the measured rate of 214Bi-214Po delayed coincidence events.

8 Multivariate analysis
First detection of pep n Multivariate analysis Fit simultaneously: Radial distribution of events; Energy distribution of events; Pulse-shape distribution of events; Both pep and CNO rates are parameters of the fit Radial distribution Pulse-shape variable distribution

9 First detection of pep n
Energy spectrum Rate: 3.1 ± 0.6(stat) ± 0.3(sys) cpd/100 t No oscillations excluded at 97% c.l. Absence of pep solar ν excluded at 98% Assuming MSW-LMA: Φpep = 1.6 ± cm-2 s-1 -> data/SSM ratio: 1.1±0.2 CNO limit obtained assuming SSM CNO rate < 7.1 cpd/100 t (95% c.l.) (1.5 times the SSM prediction)

10 Electron neutrino survival probability
First detection of pep n Electron neutrino survival probability MSW-LMA prediction band is the 1s range for oscillation parameters given in K.Nakamura et al. (Particle Data Group), J.Phys.G 37, (2010).

11 Borexino con sorgente esterna di 51Cr di n
Neutrino magnetic moment Neutrino-electron non standard interactions Probe ne- e weak couplings at 1 MeV scale Probe sterile neutrinos at 1eV scale Probe neutrino vs anti-neutrino oscillations on 10m scale decay t (days) Energy MeV Kg/MCi W/kCi e-capture (Eg=0.32 MeV 10%) 40 0.746 81% 0.011 0.19

12 Reach of the sterile neutrino search with the 51Cr source
Rate + shape + additional handle: time decay of the source event rate to better discriminate against the background 2 analysis of the 51Cr source outside BX Sensitivity to the rate + wave shape activity=10MCi; Error on activity=1%; Error on FV=1%; Reactor anomaly Exclusion contours Sensitivity to the rate only FV error better than 1% already achieved in BX (calibration) Error of 1% on the source intensity is agressive – important effort to achieve it Green region 90% CL excluded from Solar+KamLAND constraints accounting for the 13  0 value A. Palazzo - Phys. Rev. D 85, (2012)

13 Composizione del Gruppo di Milano
Richieste 2013 In linea con quanto chiesto per il 2012 G. Bellini L. Miramonti Auger 40% B. Caccianiga 60% G. Ranucci CTF-RD 30% D. D’Angelo CTF A. Re (A.R) 100% M.Giammarchi AEGIS A. Brigatti 80% P. Lombardi S. Parmeggiano L. Ludhova Art. INFN P. Saggese E. Meroni 70% Missioni interne 200 KEuro Missioni estere 45 Consumi 30+60 sorg. trasporti 4 Inventario 10 Totale 349 Attività prevista per il 2013 Astenerci dal fare operazioni sul rivelatore Continuare l'analisi dei dati raccolti prima della purificazione mediante “water extraction” per la determinazione del rate dei n solari da pp e per la modulazione annuale dei n solari da 7Be. Analisi dei dati che saranno raccolti dopo la ripurificazione allo scopo di verificare la possibilità ridurre ulteriormente gli errori sui flussi misurati. Sorgenti: studiare la fattibilità di realizzare sorgenti di n e anti-n per lo studio di oscillazioni di neutrini a breve distanza. Recuperare la sorgente da Saclay Studio per l’irraggiamento presso reattori europei