Experiment TGV II (první výsledky s 106 Cd)  Spektrometr TGV II  Zpracování dat  Předběžné výsledky, Výhled

Pavel Čermák2 a EC/EC      : (A, Z-2) → (A, Z) + 2e - [+ 2 ’ e ]  TGV II se věnuje studiu dvojitého elektronového záchytu 106 Cd a dvojitého beta rozpadu 48 Ca  procesy   … pokud je jednoduchý beta rozpad energetický nemožný nebo silně potlačen vlivem velkého rozdílu spinů  kanály rozpadu           /EC, EC/EC), módy rozpadu (02) EC/EC  : 2e - + (A, Z+2) → (A, Z) [+ 2 e ] +X Pozorovatelné: 2e -, E < QPozorovatelné: 2X, E ~ 21keV

Pavel Čermák3 TGV II  (2000 –...)  cílem je změřit EC/EC proces v jádře 106 Cd a případně zlepšit výsledky s Ca       cílem je změřit EC/EC proces v jádře 106 Cd a případně zlepšit výsledky s 48 Ca       detekce 2 charak. fotonů z deexcitace fotonů z deexcitace at. obalu 106 Pd: at. obalu 106 Pd: K   keV K   keV K  ’  keV K  ’  keV

Pavel Čermák4 TGV II (předpovědi, měření) T 1/2 = 1.0·10 20 let (Suhonen) 8.7·10 20 let (Hirsch) 4.4·10 21 let (Šimkovic)  Teoretické předpovědi:  Dosavadní měření: (vetšinou do vzbuzených stavů 106 Pd) T 1/2 ( g.s → g.s. ) > 5.8·10 17 let T 1/2 > 6.2·10 18 let (Barabash, HPGe detektor + Cd folie, Modane) T 1/2 > 7.3·10 19 let (Belli, NaI(Tl), podobná geometrie jako TGV, Gran Sasso) (Georgadze, měření s 116 CdWO 4 scintilátory, zdroj=detektor, Solotvina)

Pavel Čermák5 TGV II (aparatura) Umístění: podzemní laboratoř v Modane (LSM), 4800 m.w.e., miony 4.2 m -2 ·den -1 Modane 1.Teleskop složený z 32 HPGe planárních detektorů prokládaných radioaktivními zdroji 2.Pasívní stínění: 20cm elektrolytické mědi, vzduchotěsný box, 10cm olova, 16cm BPE

Pavel Čermák6 TGV II (kryostat)  detektory Ø60mm (citlivá plocha 2040mm 2 )  celkový citlivý objem 400 cm 2 (3 kg)  množství zkoumaného mat.: g  energetický práh ≈ 10 keV  elektronika: koincidence+potlačení mikrofonu HPGe Cd

Pavel Čermák7 Zpracování dat (1)  akvizice: RTLinux (stabilita, vzdálený přístup)  sběrnice CAMAC  diskriminace LE  32 kanálů, analogový multiplexer 1/8, dvojí tvarování => 8x ADC  čas každé události, multiplicita, maska s aktivovanými kanály  automatické doplňování LN 2 (každé 3 dny) → zastavení akvizice  zápis dat event-by-event  kontrola četnosti na abnormality  zápis dat do vhodných datových struktur (Tree)  vlastní zpracování (Root) – jednoduchá, koincidenční a součtová spektra, podklady pro redukci pozadí

Pavel Čermák8 Zpracování dat (2)  před a po každém runu provedeno kalibrační měření (1 den)  kalibrace na píky 238 keV (Th) a 59 keV ( 241 Am), korekce pomocí rtg z 106 Cd (23 keV) Fit Cd multipletu: (totální koincidenční spektrum, 8491 hodin)  fixace pološířky a korekce polohy v oblasti kolem 20 keV

Pavel Čermák9 Potlačení pozadí (1)  kromě pasívního stínění použity techniky pro redukci pozadí při zpracování dat  nejvýraznější efekt má použití koincidencí: všechny události ( ) koincidence mezi sousedními detektory (287778) omezení na energetické okno keV (4740) Data za 8491 hodin:

Pavel Čermák10 Potlačení pozadí (2)  potlačení mikrofonického efektu s využitím dvojího tvarování signálu (2s a 8s)  matice = dvourozměrné ‘spektrum’ rozvinuté podle energie s odlišným tvarováním  vymezení oblasti s vyhovujícími událostmi  použití definovaných kritérií při pozdějším zpracování Matice + efekt potlačení

Pavel Čermák11 Výsledky (1) data lineární pozadí K-X z Cd vyloučené události odpovídající K-X z Pd  měření s 106 Cd po 8491 hodinách  výsledné koincidenční spektrum po aplikaci všech metod potlačení pozadí

Pavel Čermák12 Výsledky (2) Vzorec pro odhad poločasu rozpadu: N 0... počet atomů ve vzorku (4.25 x ) ..... efektivita registrace (4.7%) t..... čas [roky] N … počet naměřených (vyloučených) událostí Výsledky dosavadního měření s 106 Cd (g.s. → g.s., 8491 hodin): (12 folií) (8 folií)

Pavel Čermák13 Lokalizace nečistot plocha pod píkem 238 keV pro jednotlivé detektory  pravděpodobný zdroj nečistot – napojení víka kryostatu

Pavel Čermák14 Závěr  Významné posunutí limitu na T 1/2 (2EC/EC, g.s. → g.s.) v jádře 106 Cd (~3 řády)  Vyloučení jednoho z teoretických výsledků => nové podklady pro výpočty maticových elementů  spektrometr v plné konfiguraci  pozaďová a testovací měření provedena  hlavní měření s 106 Cd (únor 2005 – únor 2006)  dokončení zpracování dat, náhrada komponent s největším příspěvkem k pozadí, pořízení většího množství materiálu ( 106 Cd) Status Výsledky

Pavel Čermák15 Výhled  redukce pozadí  větší objem materiálu (15g) => faktor 2  delší expozice (pokračování v měření po dobu alespoň 1-3 let) => faktor 2-4

Pavel Čermák16 Výstupy za rok 2006  Prezentace na Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics, Paris, September 3-9, 2006  P. Beneš, P. Čermák,...,I. Štekl et al.: The Low Background Spectrometer TGVII for Double Beta Decay Measurements, accepted to Nucl. Instr. Meth. Phys. Res.A