Calibración con neutrones del experimento ANAIS-112

Pellicer Navarro, Marta
Martínez Pérez, María Lucía (dir.) ; Sarsa Sarsa, María Luisa (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2021
Departamento de Física Teórica, Área de Física Atómica, Molecular y Nuclear

Máster Universitario en Física y Tecnologías Físicas

Resumen: ANAIS-112 es un experimento de detección directa de Materia Oscura localizado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC) con 112,5 kg de NaI(Tl) en fase de toma de datos. El objetivo de ANAIS-112 es confirmar o refutar el controvertido resultado del experimento DAMA/LIBRA: la observación con alto significado estadístico de una modulación en su ritmo de detección compatible con la esperada para las denominadas genéricamente WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) del halo galáctico.
Los WIMPs interaccionarían elásticamente con los núcleos del detector produciendo retrocesos nucleares de muy baja energía e indistinguibles de los que produciría un neutrón. Por lo tanto, para caracterizar las señales que produciría un WIMP, es necesario calibrar los experimentos de detección directa de Materia Oscura con fuentes de neutrones. El objetivo principal de este trabajo es realizar una calibración con una fuente de fisión espontánea de Cf-252 del experimento ANAIS-112.
Para ello, se determinará la viabilidad de la misma mediante simulaciones de Monte Carlo (MC) de la geometría completa del experimento ANAIS-112 haciendo uso del paquete de simulación GEANT4. Este estudio previo, permitirá determinar las condiciones óptimas para el posicionamiento de la fuente, así como el tiempo de medida requerido mediante la comparación de los ritmos de sucesos esperados frente a los del fondo radiactivo del experimento. Para poder comparar las simulaciones y la medida es necesario conocer los factores de eficiencia relativa para el centelleo de retrocesos nucleares frente a depósitos energéticos de electrones equivalentes. En este trabajo, consideraremos distintos valores para dichos factores de eficiencia relativa y comprobaremos si reproducen adecuadamente la respuesta de los detectores de ANAIS-112. La comparación de la simulación con la medida realizada en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, además, nos permitirá determinar las regiones dominadas por depósitos energéticos de retrocesos nucleares. La identificación de estas regiones nos permitirá investigar, por ejemplo, la diferente forma de los pulsos de centelleo asociados a retrocesos nucleares y retrocesos electrónicos, que afectan a las eficiencias de detección de sucesos en el experimento.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master