| TAZ-TFM-2020-775 |
Estudio de fondo y señal en BabyIAXO, prototipo del experimento IAXO (International AXion Observatory)
Obis Aparicio, Luis Antonio
Luzón Marco, Gloria (dir.) ; Galán Lacarra, Javier (dir.)
Universidad de Zaragoza,
CIEN,
2020
Departamento de Física Teórica, Área de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Máster Universitario en Física y Tecnologías Físicas
Resumen: El experimento IAXO y su prototipo BabyIAXO son futuros helioscopios solares que
tienen como objetivo la detección del axión, una partícula hipotética motivada por el
problema CP fuerte de QCD, que además constituye un sólido candidato a materia oscura.
Ambos experimentos operarán al nivel del mar y requerirán de un muy bajo nivel de fondo
radiactivo. Aunque está prevista la instalación de diferentes tecnologías de detección, la
primera opción será un detector gaseoso, como los utilizados en CAST.
Este trabajo se centra en el estudio del fondo producido por los rayos cósmicos en este
detector, particularmente por muones y neutrones, que, siguiendo estudios anteriores,
suponen la contribución más importante. Para ello se realizan una serie de simulaciones
Monte Carlo que, tras aplicar criterios de discriminación entre señal y fondo, nos permiten
cuantificar el nivel de fondo. Los niveles de fondo cósmico obtenidos en este trabajo son
compatibles con trabajos anteriores y con resultados obtenidos por CAST. Concluimos que BabyIAXO tiene potencial para alcanzar el
nivel de fondo objetivo.
Las simulaciones nos permiten también conocer las características más importantes del
evento, lo que nos aportará información útil para el diseño de estrategias de blindaje. En
particular, nos interesa evaluar la eficiencia para detectar neutrones del sistema de vetos,
originalmente concebido para detectar muones. Tras nuestro estudio, se concluye que el
sistema de vetos es eficaz para reducir el fondo de neutrones (por aproximadamente un factor 2), al ser capaz
de detectar los neutrones secundarios producidos en el blindaje. También hemos obtenido
suficiente información como para proponer una serie de mejoras al sistema de vetos que
resultarán en una mayor reducción del nivel de fondo.
tienen como objetivo la detección del axión, una partícula hipotética motivada por el
problema CP fuerte de QCD, que además constituye un sólido candidato a materia oscura.
Ambos experimentos operarán al nivel del mar y requerirán de un muy bajo nivel de fondo
radiactivo. Aunque está prevista la instalación de diferentes tecnologías de detección, la
primera opción será un detector gaseoso, como los utilizados en CAST.
Este trabajo se centra en el estudio del fondo producido por los rayos cósmicos en este
detector, particularmente por muones y neutrones, que, siguiendo estudios anteriores,
suponen la contribución más importante. Para ello se realizan una serie de simulaciones
Monte Carlo que, tras aplicar criterios de discriminación entre señal y fondo, nos permiten
cuantificar el nivel de fondo. Los niveles de fondo cósmico obtenidos en este trabajo son
compatibles con trabajos anteriores y con resultados obtenidos por CAST. Concluimos que BabyIAXO tiene potencial para alcanzar el
nivel de fondo objetivo.
Las simulaciones nos permiten también conocer las características más importantes del
evento, lo que nos aportará información útil para el diseño de estrategias de blindaje. En
particular, nos interesa evaluar la eficiencia para detectar neutrones del sistema de vetos,
originalmente concebido para detectar muones. Tras nuestro estudio, se concluye que el
sistema de vetos es eficaz para reducir el fondo de neutrones (por aproximadamente un factor 2), al ser capaz
de detectar los neutrones secundarios producidos en el blindaje. También hemos obtenido
suficiente información como para proponer una serie de mejoras al sistema de vetos que
resultarán en una mayor reducción del nivel de fondo.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master
Notas: Resumen disponible también en inglés.
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