Desenvolvimento de detectores de argônio líquido para física de neutrinos

• Processo: 16/22738-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 27 de janeiro de 2017
• Data de Término da vigência: 26 de janeiro de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Ernesto Kemp
• Beneficiário: Ernesto Kemp
• Pesquisador Anfitrião: Gustavo Cancelo
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), Estados Unidos
• Vinculado ao auxílio: 16/01106-5 - Programa de argônio líquido na UNICAMP, AP.JP
• Assunto(s): Física experimental Neutrinos Argônio Fótons
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Câmaras de Projeção Temporal de Argônio Líquido | Física Experimental de Neutrinos | Detectores e Instrumentação

Resumo

A física experimental de neutrinos atravessa uma mudança de paradigma na técnica de detecção para experimentos de grande porte. As tradicionais técnicas que empregam água e cintiladores líquidos atingiram o seu máximo em desempenho e apenas podem contribuir, via aumento de escala dos detectores, na estatística dos dados coletados. As câmaras de projeção temporal de argônio líquido (Liquid Argon Time Projection Chamber - LArTPC) têm se mostrado como a mais promissora técnica para alçarmos o nível de qualidade dos dados de interações de neutrinos em termos de resoluções espacial e em energia. As LArTPC constituem a base do programa de pesquisa em neutrinos sediado no Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory FNAL), localizado em Batavia (IL) EUA. O programa é amplo em seu escopo de pesquisa em física e também em novas tecnologias. Sua estratégia é baseada no incremento gradual da dimensão de detectores e na busca de aperfeiçoamentos até que se atinja o estado da arte que vai ser empregada no ambicioso projeto de uma LArTPC com 50 kton a ser instalada em laboratório subterrâneo (DUNE). Parte essencial das LArTPCs é o sistema de detecção de fótons. O grupo de neutrinos da UNICAMP propôs uma inovação no sistema de coleta de fótons, o dispositivo denominado ARAPUCA, baseado na combinação de filmes de deslocadores de comprimento de onda e filtros dicróicos que aprisionam os fótons de cintilação do argônio, aumentando a eficiência na coleta de luz. O objetivo deste projeto é obter recursos para uma estadia no Fermilab e trabalhar na Pesquisa e Desenvolvimento da ARAPUCA, para encontrarmos parâmetros ótimos do conjunto óptico, configuração geométrica e mecânica e também para os circuitos eletrônicos de leitura dos sensores de luz, de forma a conseguirmos o máximo desempenho deste dispositivo. Paralelamente também pretendo trabalhar em outros componentes das LArTPC, como em estudos do desempenho dos planos de ânodos, que combinado com o sistema de detecção de luz, fornecem as informações necessárias para reconstrução de eventos de neutrinos nas LArTPCs. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GRAMELLINI, E.; HO, J.; ACCIARRI, R.; ADAMS, C.; ASAADI, J.; BACKFISH, M.; BADGETT, W.; BALLER, B.; BASQUE, V; RODRIGUES, O. BENEVIDES; et al. Measurement of the pi(-)-Ar total hadronic cross section at the LArIAT experiment. PHYSICAL REVIEW D, v. 106, n. 5, p. 16-pg., 2022-09-22. (16/22738-0)

FOREMAN, W.; ACCIARRI, R.; ASAADI, J. A.; BADGETT, W.; BLASZCZYK, F. D. M.; BOUABID, R.; BROMBERG, C.; CAREY, R.; CAVANNA, F.; ALEMAN, J. I. CEVALLOS; et al. Calorimetry for low-energy electrons using charge and light in liquid argon. PHYSICAL REVIEW D, v. 101, n. 1, p. 22-pg., 2020-01-22. (16/22738-0)

FOREMAN, W.; ACCIARRI, R.; ASAADI, J. A.; BADGETT, W.; BLASZCZYK, F. D. M.; BOUABID, R.; BROMBERG, C.; CAREY, R.; CAVANNA, F.; ALEMAN, J. I. CEVALLOS; et al. Calorimetry for low-energy electrons using charge and light in liquid argon. Physical Review D, v. 101, n. 1, JAN 22 2020. (16/22738-0)