розпізнаваННЯ ВИПАДКОВИХ ЗБІГІВ ПОДІЙ ДВОНЕЙТРИННОГО ПОДВІЙНОГО БЕТА-РОЗПАДУ У НИЗЬКОТЕМПЕРАТУРНИХ СЦИНТИЛЯЦІЙНИХ БОЛОМЕТРАХ З КРИСТАЛАМИ МОЛІБДАТУ ЦИНКУ

 

Д. М. Черняк^1,2_, Ф. А. Даневич¹, А. Джуліані², М. Манкузо^2,3, К. Нонес⁴, Е. Олів’єрі², М. Тенконі², В. I. Третяк¹

 

¹ Інститут ядерних досліджень, Київ, Україна

² Центр ядерної та масс-спектрометрії, Орсе, Франція

³ Факультет високих технологій Університету Інсубрія, Комо, Італія

⁴ Відділ фізики елементарних частинок Комісаріату ядерної енергетики, Сакле, Франція

 

Низькотемпературні сцинтиляційні болометри з кристалами молібдату цинку (ZnMoO₄) мають високі енергетичну роздільну здатність та ефективність реєстрації, низький фон (завдяки можливості розділення сигналів від альфа- та бета-частинок), що робить їх надзвичайно перспективними детекторами для пошуку безнейтринного подвійного бета-розпаду ядра ¹⁰⁰Мо [1-5]. Однак, одним з недоліків даного типу детекторів є низька часова роздільна здатність. Тому випадкові збіги подій двонейтринного подвійного бета-розпаду можуть бути одним з основних джерел фону [6]. Для дослідження проблеми випадкових збігів було згенеровано по десять тисяч одиночних та накладених подій двонейтринного подвійного бета-розпаду ядра ¹⁰⁰Мо для теплового та світлового каналів кріогенних сцинтиляційних болометрів з кристалами ZnMoO₄. Для розділення накладених подій було застосовано методи аналізу часу зростання сигналу, середнього часу та критерій χ². Для теплових сигналів з часом зростання 14 мс та відношенням сигнал/шум 900 було досягнуто ефективність розділення на рівні 99% як за допомогою методу середнього часу так і з використанням методу χ². Аналіз світлових сигналів з часом зростання 3 мс і відношенням сигнал/шум 30 дозволив відкинути 92% подій випадкових збігів. Досліджено залежність ефективності розділення випадкових збігів від відношення сигнал/шум, показано важливість точного знаходження початку сигналу та вибору достатньої частоти дискретизації з якою записувалась форма сигналів [7].

 

[1] L. Gironi et al., Performance of ZnMoO₄ crystal as cryogenic scintillating bolometer to search for double beta decay of molybdenum, JINST 5 (2010) P11007.

[2] J.W. Beeman et al., A next-generation neutrinoless double beta decay experiment based on ZnMoO₄ scintillating bolometers, Phys. Lett. B 710 (2012) 318.

[3] J.W. Beeman et al., ZnMoO₄: A promising bolometer for neutrinoless double beta decay searches, Astropart. Phys. 35 (2012) 813.

[4] J.W. Beeman et al., Performances of a large mass ZnMoO₄ scintillating bolometer for a next generation 0νDBD experiment, Eur. Phys. J. C 72 (2012) 2142.

[5] D.M. Chernyak et al., Optical, luminescence and thermal properties of radiopure ZnMoO₄ crystals used in scintillating bolometers for double beta decay search, Nucl. Instr. Meth. A 729 (2013) 856.

[6] D.M. Chernyak et al., Random coincidence of 2ν2β decay events as a background source in bolometric 0ν2β decay experiments, Eur. Phys. J. C 72 (2012) 1989.

[7] D.M. Chernyak et al., Rejection of randomly coinciding 2n2b events in ZnMoO₄ scintillating bolometers, arXiv:1312.0246 [physics.ins-det].