Дослідження окремих модулів часо-проекційної камери на зрідженому аргоні

Метою проєкту є вимірювання перерізів взаємодії нейтрино з ядрами 40 Ar. Експериментальні дослідження взаємодій нейтрино з ядрами і врахування ядерного оточення буде пов’язано з перевіркою теоретичних передбачень. Основні завдання, на вирішення яких спрямовано дослідження. Монте-Карло симуляція фізичних процесів у часо-проекційній камері (ЧПК), спричинених взаємодією нейтрино різних ароматів з аргоном; розробка алгоритмів реконструкції треків в 2D і 3D-геометріях і ідентифікації частинок, в тому числі використанням методів машинного навчання (дерева рішень, нейронні мережі), калібрування dQ/dx окремих модулів збірки; експериментальне вимірювання і теоретичні розрахунки нейтринних перерізів при взаємодії з атомними ядрами; дослідження множинності заряджених частинок в нейтринних взаємодіях.
ЧПК на основі зрідженого аргону є перспективними детекторами нейтрино, що дозволяють вимірювати енергію, ідентифікувати аромат нейтрино та реконструювати вторинні частинки завдяки 3D-візуалізації треків. Для забезпечення великої маси чутливої речовини ЧПК будуються у модульній конфігурації, де кожен модуль є компактною камерою з короткою довжиною дрейфу електронів, безпечними напругами й високою роздільною здатністю.
Експеримент DUNE реалізує цю технологію на ближньому детекторі. Загалом в експеріменті буде використовуватись загалом 40 000 тонн аргону. Це забезпечує точне вимірювання перерізів взаємодії нейтрино, осциляційних ефектів, порушення СР-парності (точність до 1%), а також прогрес у вивченні маси нейтрино, розпаду протона та вибухів наднових.
Основні виклики при збільшенні розмірів ЧПК включають:
● Високі напруги (до 500 кВ) і ризик пробою,
● Вимоги до чистоти аргону через захоплення електронів домішками,
● Складність реєстрації світлових сигналів, пов’язаних із релеївським розсіянням.
Перехід до модульної структури дозволяє обійти ці проблеми та дозволяє працювати з вищими інтенсивностями подій. Крім того, врахування ядерних ефектів підвищує точність аналізу нейтринних взаємодій.