Vývoj skriptu pro kalibraci jednotlivých optických modulů v segmentovaném kalorimetru experimentu SuperNEMO

Abstract

Práce se věnuje energetické kalibraci detektoru SuperNEMO. SuperNEMO je experiment zaměřený na hledání dvojného bezneutrinového beta rozpadu - hypotetického procesu, jehož objev by byl významný krok na poli neutrinové fyziky a částicové fyziky vůbec. K měření energií využívá SuperNEMO segmentovaný kalorimetr, který se skládá z tzv. optických modulů (OM). Kalibrace OM bude prováděná pomocí elektronů emitovaných systémem 42 kalibračních zdrojů obsahujících Bi207. Měřené energetické spektrum těchto elektronů je ovlivňováno řadou efektů. Práce navrhuje dvě skupiny korekcí těchto efektů: optické korekce a korekce energetických ztrát. Dále také popisuje kompletní algoritmus navržený k aplikaci energetických korekcí na kalibrační data a extrakci kalibračních parametrů jednotlivých OM. Algoritmus je nakonec použit k získání prvního spolehlivého odhadu energetických rozlišení OM. Ty se pohybují v rozsahu od 10 do 14% pro většinu modulů. Jako vedlejší produkt je extrahován tlak plynu uvnitř detektoru, jehož výsledkem je 0,82 bar, což se blíží skutečnému tlaku 0,88 bar, a lze to chápat jako ověření korekcí energetických ztrát.

The thesis is dedicated to energy calibration of the SuperNEMO detector. SuperNEMO is an experiment focused on search for the neutrinoless double beta decay — a hypothetical process, the discovery of which would mean a huge step in the field of neutrino physics and particle physics as a whole. For energy measurement, SuperNEMO uses a segmented calorimeter composed of so-called optical modules (OMs). Calibration of the OMs will be performed using electrons emitted by a set of 42 Bi207 calibration sources. The measured energy spectrum of these electrons is affected by several effects. The presented work proposes two groups of corrections for these effects: optical corrections and energy loss corrections. It also describes a complete algorithm designed to apply the energy corrections on the calibration data and extract calibration parameters of each individual OM. Finally, the algorithm is used to extract first reliable estimate of OM energy resolutions. These range between 10 and 14% for most modules. As a byproduct gas pressure inside the detector is extracted, resulting in 0.82 bar, close to the actual pressure of 0.88 bar which can be understood as a validation of the energy loss corrections.