通过GERDA I期中的优化数字信号处理提高能量分辨率下载

weixin_39820780 2020-09-20 12:30:43

针对Gerda实验开发了一种优化的数字成形滤波器，该滤波器可搜索76 Ge中的中微子双β衰变。格尔达I期能源校准数据已重新处理，并且能量分辨率（FWHM）对应于10％的Q值在76 Ge中的0ββ衰变的能量分辨率（FWHM）的0.3 keV的平均改善。这归功于此零面积尖峰（ZAC）信号整形滤波器增强的低频噪声抑制能力。
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针对Gerda实验开发了一种优化的数字成形滤波器，该滤波器可搜索76 Ge中的中微子双β衰变。格尔达I期能源校准数据已重新处理，并且能量分辨率（FWHM）对应于10％的Q值在76 Ge中的0ββ衰变的能量分辨率（FWHM）的0.3 keV的平均改善。这归功于此零面积尖峰（ZAC）信号整形滤波器增强的低频噪声抑制能力。

无中微子双电子捕获是一个过程，如果被发现，将提供轻子数违反和中微子的马约拉纳性质的证据。使用来自意大利INFN的Gran Sasso实验室的锗探测器阵列（Gerda）实验的第一阶段的数据，使用安装在液态氩中的锗探测器进行了对36 Ar的无中子双电子捕获的搜索。没有观察到信号，并且建立了放射性中微子双电子捕获36 Ar的半衰期的实验下限：T1 / 2> 3.6×10 21年，CI为90％。

搜索不中微子β衰变过程与马洛顿发射相伴，已使用在INFN（意大利）的拉齐奥利·纳齐奥纳利·德尔·格兰·萨索的锗探测器阵列（GERDA）实验的第一阶段收集的数据进行。搜索光谱索引为n = 1,2,3,7的过程。没有信号被发现，其半衰期的10 23 yr的数量级的下限被推导，与以前用76 Ge进行的实验相比，产生了实质性的改善。还给出了中微子伴生的βGe衰变的76 Ge具有显着降低的不确定性的半衰期的新结果，从而导致T1 /22β=（1.926±0.094）×1021年。

LArGe是Gerda低背景测试设备，用于研究低背景环境中的新型背景抑制方法，以供将来在Gerda实验中应用。与Gerda相似，LArGe可以将浸没在液态氩气中的裸锗探测器（1 m 3，1.4吨），此外还装有光电倍增管以检测氩气闪烁光。闪烁信号与锗探测器的重合使用可有效抑制背景事件，这些事件会在液态氩中沉积能量。使用BEGe检测器结合各种形状的脉冲形状识别（PSD）技术研究了背景抑制效率，这些信号代表了Gerda的特征背景。达到了103的数倍的抑制因子。 LArGe与同轴HPGe检测器（无PSD）的第一背景数据产生的背景指数为（0.12-4.6）×10-2 cts /（keV kg·年）（90％CL），处于Gerda相的水平 I.此外，我们第一次监测天然42 Ar的丰度（与Gerda平行），并具有天然锗中2β-β衰变的指示。这些结果显示了在超低背景环境中活性液态氩否决的有效性。结果，追求在Gerda第二阶段实施液态氩否决权。

锗探测器阵列（Gerda）是位于意大利Laboratori Nazionali del Gran Sasso的低背景实验，该实验可将无微子双β衰变从$$ ^ {76} $$ 76 Ge到$$ ^ {76} $ $ 76 Se + 2e $$ ^-$$--。格尔达的构思分为两个阶段。第二阶段于2015年12月开始，具有多个新颖之处，包括30台新的76Ge富集探测器。它们是根据宽能锗（BEGe）探测器设计制造的，与以前广泛使用的探测器相比，它具有更好的背景辨别能力和能量分辨率。在安装之前，新的BEGe探测器已安装在真空低温恒温器中，并在比利时的Hades地下实验室进行了详细表征。本文介绍了这些探测器在真空条件下的性能和整体性能。表征活动不仅为Gerda II期数据收集和分析提供了直接输入，而且还允许研究检测器现象，检测器相关性以及测试脉冲形状仿真代码的准确性。

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