M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Large Volume LNGS.

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1 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Large Volume Detector @ LNGS

2 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Scopo dellesperimento Caratteristiche del flusso 1.Il flavor ha uno spettro di energia Fermi-Dirac: 2.Le temperature seguono la gerarchia: T e < T e < T x T e =2-3 MeV, T e =4-6 MeV, T x =7-9 MeV 3.Equipartizione dellenergia: L e L e L x E B /6 Rivelare neutrini provenienti dal collasso gravitazionale di un nucleo di SN. E B ~ 10 53 erg... 99% sotto forma di neutrini di tutti i flavor

3 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Construction and data acquisition Start construction and installation: 1990 First tower - Start data acquisition: june, 11 th 1992 Second tower – Start data acquisition : june, 1 st 1994 Third tower – Start data acquisition: december, 13 th 2000 1 3 2 Total active mass 1 kt 840 scint. counters seen by 3 PMs each Energy threshold: 4 MeV (core) – 7 MeV (outer counters) 15% energy resolution @ 10 MeV

4 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 The detector: basic elements The scintillation counter: External dimensions: 1.5 x 1 x 1 m 3 Scint. composition: C n H 2n+2 =9.6 +1 g/l PPO + 0.03 g/l POPOP Scint. density:~ 0.8 g/cm 3 Attenuation lenght:> 15m @ =420 nm Flash point at:~39 o C PMT:FEU-49B Photocathode diameter:d=15 cm Quantum efficiency:10-15%

5 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Stato del rivelatore... da giugno 2002 Adeguamento della struttura per garantire la resistenza del rivelatore per il rischio sismico Massimizzazione della massa attiva. (PMT, elettronica,..)

6 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Attività svolta Acquisizione Dati Uptime Massimizzazione massa attiva Analisi (saranno presentate a ICRC03) 10 anni di monitor di SN nella Galassia Effetto delle oscillazioni di neutrini sul segnale da SN Coincidenze con segnali di onde gravitazionali Solar flares CNGS monitor

7 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Up-time dellesperimento Caratteristiche del beam: 1 bunch ogni 20- 30 anni durata del bunch: 10 – 60 s when ? High duty cicle needed!

8 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Attività svolta Acquisizione Dati Uptime Massimizzazione massa attiva Analisi (saranno presentate a ICRC 03 e TAUP 03) 10 anni di monitor di SN nella Galassia Effetto delle oscillazioni di neutrini sul segnale da SN Coincidenze con segnali di onde gravitazionali Coincidenze con i solar flares CNGS monitor

9 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Neutrino interactions in LS interactions at LVD (mass = 1000 tons) Nb. of events (T e =4 MeV, d=10 kpc) e + p n + e + 300 x + e - x + e - 10 e + 12 C 12 N + e - 3 e + 12 C 12 B + e + 2 x + 12 C x + + 12 C 30 NC and CC interactions on carbon nuclei: potential for oscillation studies e tagging trough detection of delayed from n capture at low energy threshold: efficiency 60%

10 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 SN signal and oscillation Propagation inside the star P 2e =sin 2 12 P 1e =cos 2 12 P 3e =0

11 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 SN signal: generalities Quasi-thermal (Fermi-Dirac) neutrino energy spectra from inner layers of collapsing star (neutrinospheres). Uncertainties on values of temperatures. Typically Typical energy scale 0-50 MeV HL HL = x

12 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Neutrino Oscillations Considerando le oscillazioni: Aumenta il numero totale di eventi rivelati Aumenta lenergia media del segnale Informazioni su: Segno del m 2 13, 13

13 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 interaction cross sections LVD è costituito da 1000 t di scintillatore liquido contenuto in circa 700 t di ferro: Spessore TANK: 0.4cm Spessore PORTATANK: 2 cm Efficienza circa 50% p Fe

14 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 interactions in iron About 15% of the total number of detectable interactions are due to -Fe -Fe

15 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Earth matter effects SN Earth

16 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 LVD & muoni molto profondi

17 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Muoni profondi I muoni profondi sono muoni provenienti da direzioni per le quali la profondità rende il flusso dei muoni atmosferici trascurabile, cioè muoni che hanno attraversato più di 13 Km w.e.

18 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Top view Front view Un esempio

19 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Statistica a disposizione Torre 1 (1992-2002) reconstructed muons Nb. of reconstructed Total live time (hours) 8.28·10 6 8.0·10 4 Applicando opportuni criteri di selezione è stato estratto un campione di 64 eventi di questo tipo

20 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Calcolo del flusso Flusso LVD = (4.80 0.85) 10 -13 cm -2 sr -1 s -1 Flusso MC = (5.2 1.1) 10 -13 cm -2 sr -1 s -1 (hep-ex/0202006) Flusso Soudan 2 = (3.81 0.47 0.29) 10 -13 cm -2 sr -1 s -1 (hep-ex/0304016 v1)

21 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Ricerca di segnali di neutrini in LVD in correlazione con una possibile osservazione di onde gravitazionali nel 2001 (Astone et al., Class. Quantum Gravity, 19, 5449)

22 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 LVD è un rivelatore modulare di 1000 tons di scintillatore liquido per losservazione dei neutrini da Supernova tramite la reazione: + p n + e + Doppia segnatura: 1.il segnale pronto del positrone 2.il segnale ritardato di circa 180 s del fotone di cattura del neutrone Doppia soglia di discriminazione: 1.soglia alta a 7 MeV per i contatori esterni e 4 MeV per i contatori interni 2.soglia bassa a 1 MeV attiva per 1 ms dopo la soglia alta per losservazione del fotone di 2.2. MeV Segnatura dellevento

23 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Ricerca di un eccesso di segnali in LVD in intervalli temporali di 1, 5, 10, 20, 50 e 100 s centrati in corrispondenza dei tempi degli 8 eventi di coincidenza fra le antenne Nautilus ed Explorer (eventi GW), rispetto al fondo valutato nelle 12 ore attorno agli eventi GW. 3 classi di eventi: Classe A: impulso in soglia alta di E > 7 MeV Classe B: impulso in soglia alta di E > 7 MeV + impulso in soglia bassa nello stesso contatore entro 1 ms Classe C: impulso in soglia alta di E > 4 MeV nei soli contatori interni + impulso in soglia bassa Metodo di selezione

24 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Distribuzione dei tempi degli impulsi osservati in LVD per la classe C in un intervallo di 100 secondi attorno agli eventi GW Risultati

25 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Nessun eccesso significativo rispetto al fondo Esempio di numero di eventi attesi dal fondo e numero osservato nei diversi intervalli temporali e per le diverse classi di eventi, per levento GW 1 Risultati

26 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 La ricerca stata estesa alle 24 ore attorno ai tempi degli eventi Gw, per le tre classi di eventi e per gli stessi intervalli temporali: nessun eccesso significativo rispetto al fondo. Molteplicità Classe C Numero di cluster Evento GW 5: esempio di distribuzione della molteplicità dei cluster misurata nei vari intervalli di tempo confrontata con il numero atteso dal fondo poissoniano. Confronto con il fondo atteso

27 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Programma per il 2004 Continua lacquisizione dati con la massima efficienza A causa dellinvecchiamento del rivelatore (attivo dal 1992), si continua con tre linee di test al GS: Test fotomoltiplicatori Test moduli di elettronica Test scintillatore dopato con Gd (aumento dellefficienza di cattura neutronica) Continua lattività di adeguamento della struttura di sostegno, contro il rischio sismico. Ripristino della counting room.

28 M. Selvi – Assemblea di Sezione INFN - 12/06/03 Richieste per il 2004 Richieste alla sezione: 4 mesi/uomo tecnico meccanico / elettronico Supporto del centro di calcolo per il cluster DAQ di LVD