Aprimorando a sensibilidade do DUNE através da combinação das informações de carga e luz.

• Processo: 25/13611-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2030
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Ettore Segreto
• Beneficiário: Lucca Longhitano Pagliuso
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/13757-9 - Sistema de Detecção de Luz do Deep Underground Neutrino Experiment, AP.TEM
• Assunto(s): Argônio líquido Neutrinos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Argônio Líquido | câmaras de projeção temporal | Cintilação | neutrinos | detecção luz de cinbtilação, detecção de neutrinos, argoniop liquido

Resumo

O princípio de funcionamento de uma LArTPC (Câmara de Projeção Temporal com Argônio Líquido) baseia-se na aplicação de um campo elétrico para a coleta da carga de ionização dos átomos de argônio por meio de grades de coleta. Isso possibilita a construção de uma imagem tridimensional da trajetória das partículas com resolução da ordem de milímetros, além de permitir a identificação das partículas que interagem. Tradicionalmente, a luz de cintilação emitida pelo argônio é usada em LArTPCs como uma informação temporal rápida sobre as interações na câmara, uma vez que a deriva dos elétrons ocorre com velocidade relativamente baixa. No entanto, dada a complementaridade entre a produção de luz e de carga nesse ambiente - que depende fortemente do campo elétrico aplicado - a combinação das informações de ambos os sistemas pode melhorar a reconstrução de energia, minimizando a incerteza causada pelo efeito de quenching sofrido pela luz. Métodos para utilizar essa informação adicional em LArTPCs ainda não foram plenamente explorados em detectores de neutrinos. Mais recentemente, a possibilidade de dopagem do argônio líquido com xenônio para melhorar a coleta de luz tem sido testada. Este projeto se dedicará a uma descrição fenomenológica da produção de luz e carga em argônio líquido dopado com xenônio, além de desenvolver ferramentas para reconstrução de energia integrando ambos os sinais, com o objetivo de avaliar possíveis melhorias na resolução na faixa de energia de dezenas de MeV a dezenas de GeV, e impactos nos objetivos principais do DUNE, especialmente em relação à física de supernovas e do feixe, com possível extensão para neutrinos solares.