Das erweiterte wasserbasierte Flüssigszintillatorprogramm für ANNIE: Topologische Ereignis- und Spurrekonstruktion in einem hybriden Detektor

• Antragstellerin: Professorin Dr. Caren Hagner
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456139317

Das ANNIE Experiment (Accelerator Neutrino Nucleon Interaction Experiment) befindet sich im Booster Neutrino Beam (BNB) des Fermi National Accelerator Lab nahe Chicago in den USA. Es eignet sich daher ideal für eine Anwendung der WbLS-Technik (Water-based Liquid Scintillator) auf Multi-Tonnen-Skalen. ANNIE ermöglicht eine Untersuchung mit hoher Statistik von GeV-Neutrinoereignissen aus dem BNB bei erwarteten ca. 10^4 Ereignissen pro Jahr und Tonne Detektormaterial. In der aktuellen Phase hat die Kollaboration in den Gd-geladenen Wasser-Cherenkov-Detektor ein mit WbLS gefülltes Gefäß, genannt SANDI (Scintillator for Annie Neutrino Detection Improvement), eingesetzt. Für die nächste Phase des Experiments ist vorgesehen, ANNIE vollständig mit WbLS zu füllen. Dies bietet die einmalige Chance, das volle Potenzial zum Nachweis von GeV-Neutrinoereignissen in WbLS zu demonstrieren, indem man die Trennung zwischen Cherenkov- und Szintillationssignalen nutzt. In den letzten Jahren haben wir eine erfolgreiche Methode zur Rekonstruktion von Ereignissen in Flüssigszintillatoren entwickelt, die die topologischen Eigenschaften des Szintillationslichts nutzt. Das wesentliche Ziel dieses Projekts besteht darin, die Informationen aus dem Cherenkov-Licht in diese topologische Spurrekonstruktion (TTR) einzubeziehen und damit ihre Leistung zu verbessern und zu erweitern, insbesondere im GeV-Bereich. Darüber hinaus soll ein externer Spurdetektor gebaut und betrieben werden, um die Rekonstruktion in ANNIE mit unabhängig gemessenen Referenzspuren von Myonen zu verifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Daniel Bick