Simulación por Monte Carlo de procesos de generación y recogida de luz para la optimización del experimento ANAIS-112

Villalba Cantero, Marta
Martínez Pérez, María (dir.) ; Cintas González, David (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2021

Graduado en Física

Resumen: ANAIS-112 es un experimento de detección directa de materia oscura con 112,5 kg de centelleadores de NaI(Tl) en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc. Su objetivo es confirmar o refutar el controvertido resultado positivo de DAMA/LIBRA: la observación de una modulación anual en su ritmo de detección compatible con la esperada para materia oscura.
El ritmo de detección de ANAIS-112 en la región energética de interés (ROI) para la búsqueda de materia oscura (1-6 keV) está dominado por "falsos" sucesos que tienen su origen en los tubos fotomultiplicadores (PMTs), y no por auténticos sucesos de centelleo en el cristal. Es por tanto de crucial importancia identificar y eliminar estos sucesos. Las técnicas de análisis por la forma de los pulsos que se están desarrollando para ello, tanto convencionales como basadas en algoritmos de machine learning, necesitan un adecuado conocimiento de la forma de los pulsos para las distintas poblaciones.
En este trabajo, se ha realizado una simulación por Monte Carlo en Geant4 de los mecanismos de generación, transporte y recogida de luz en un módulo de ANAIS-112 que permite estudiar la respuesta de los detectores de centelleo del experimento ante emisiones internas y externas al cristal de NaI(Tl). Además, el análisis posterior permite calcular los parámetros característicos de cada población de sucesos con el fin de estudiar su dependencia con el tipo de partícula, su interacción con el detector y la magnitud y la posición del depósito energético producido en el cristal de NaI(Tl). En el futuro, esta simulación permitirá estudiar y entender la procedencia de los "falsos" sucesos que dominan la ROI de ANAIS-112.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado