Confronto neutroni cosmogenici e da fascio

Inne sono comparati gli andamenti del numero di neutroni prodotti per

ogni muone che attraversa il rivelatore. Nel graco 4.16 in scala

logarit-mica sono riportati sull'asse delle ascisse il numero di neutroni e su quello

delle ordinateilnumerodimuoni: inrossol'andamentorelativoaineutroni

cosmogenici (scalato di un fattore 0,058 per permettere la comparazione:

il numero delle entrate nel secondo bin di entrambi gli istogrammi è

sta-to uguagliato), mentre in nero l'andamento relativo ai neutroni dal fascio.

Sipuò osservare innanzituttoche ledue curveseguono lostesso andamento

decrescente; insecondo luogo,lacurvarelativaaineutronidalfasciomostra

come i muoni CNGS essi generino proporzionalmentepiù neutroni rispetto

ai muoni cosmici.

Figura4.16:Confrontotraineutroniprodottidaimuonicosmici(inrosso)edaimuonidafascioCNGS

(innero). Entrambiigracisonoriportatiinscalalogaritmica;quellorelativoaineutronicosmogenici

èscalatodiunfattore0,058perpermetterelacomparazione.

Ciò può essere dovuto al fatto che i muoni derivanti dal fascio hanno

energiamolto inferioreaquellicosmici,equindi hannomaggiorprobabilità

di rilasciare tutta la loro energia all'interno del volume sensibile,

ferman-dosi. Questi muoni non sono buoni candidati a descrivere le interazioni

che portano alla produzione di neutroni, quindi vanno rigettati. Il graco

corretto 4.17 mostra lo stesso confronto del graco 4.16 considerando solo

i muoni CNGS che entrano ed escono dalvolume sensibile, cioè quelli che

possiedono un entry point ed un exit point: infatti muoni CNGS essendo

meno energetici produconoin proporzionemeno neutroni.

Figura4.17:Confrontotraineutroniprodottidaimuonicosmici(inrosso)edaimuonidafascioCNGS

cheentranoedesconodalvolumesensibile(innero). Entrambiigracisonoriportatiinscalalogaritmica;

quellorelativoaineutronicosmogenicièscalatodiunfattore0,012perpermetterelacomparazione.

E' ora presentato un riepilogodellavoro edei risultatiottenuti sulle

carat-teristiche delusso di muoni cosmici.

Lo studio eettuato mostra come vi sia un andamento periodico

du-rante il periodo di presa dati del rate dei muoni cosmici, con periodicità

annuale, massimi in luglio e minimi in gennaio. Tramite il programma di

ricostruzione degli eventi di Borexino sono stati identicati i muoni e

ri-costruita la direzione angolare di provenienza; i muoni che sono prodotti

dalle interazioni dei neutroni del fascio CNGS sono identicati dalla loro

coincidenza temporale con il segnale del CERN, ed eliminati daidati. Nei

periodiche precedono l'accensionedelfasciosono stati individuati,tramite

la lorodirezione angolare, ulteriori muoni CNGS provenienti daaccensioni

del fascio di calibrazione e di test. Un taglio angolare per

cos θ < 0, 2

e

φ

^{compreso tra 297}

^◦

^{e 317}

^◦

^{nei periodi di fascio unagged ha permesso}

l'ottenimentodella solacomponente cosmicadei muoni.

Successivamente è stato possibile eettuare un t del rate dei muoni

cosmici tramite una funzione cosinusoidale, alne di determinare il valore

del rate giornaliero medio, l'ampiezza di oscillazione, il periodo e la fase.

La funzione utilizzata è la seguente:

Φ µ = R + A · cos(2π · ^{(x−F )} _P )

^{. I dati}

ottenuti mostrano come i muoni cosmici abbiano rate medio di 4327,1

±

2,1

µ

day

^{, ampiezza di} oscillazione pari a 56,1

±

^2,9

_day ^µ

^, rappresentante una variazione del 1,29%, periodo di 366,1

±

^{2,8 giorni e fase di 177,7}

±

^5,9

giorni(acausadelmassimoaluglioeminimoagennaio),comespiegatonel

paragrafo3.4. Dopodichè,tramiteiltlinearedelladistribuzioneesplicitata

dalla relazione 3.2, è stata evidenziata la correlazione con la variazione di

temperatura,eilcalcolodelcoeciente

α T

^{perBorexino. Ilvalore ottenuto}

per

α _T

^{è 0,876}

±

^0,042.

A conclusione dell'analisidel usso dei muoni sono stati studiati i

neu-troni cosmogenici. E' stata eettuata un'analisi del tempo di cattura dei

neutroni cosmogenici, cioè creati dalla componente cosmica dei muoni, in

seguito èstato calcolatolospettro energetico dei

γ

^{dicatturadeineutroni.}

Lavisualizzazionedelratecomerapportotraiconteggimensilieillivetime

ilprecedentestudiosulleempty_boardsesullospettroenergeticohafornito

alcuni parametri per eettuare dei tagli ai dati, ma non è stato possibile

visualizzare un particolare andamentocome nel caso deimuoni cosmici. Il

rate giornalieroottenuto è pari a210,5

±

^0,4

_day ⁿ

^.

E'statainoltreeettuatalastessaanalisisuineutroniprodottidalfascio

CNGS. I risultati confermano il modello di interazione e di produzione dei

neutroni, in quanto si nota come gli andamenti di conteggi e di rate siano

comparabili con quellidei muoni CNGS mostratinel paragrafo3.3.

Inne, sono state messi a confronto le molteplicità dei neutroni

cosmo-genici e dafascio: ledistribuzioni seguono lo stesso andamento, masinota

un numeromaggioredineutroni prodottidalfasciorispettoaquelli

prodot-ti dai muoni cosmici, nonostante i muoni CNGS abbiano energia minore

rispetto ai cosmici. Probabilmente questo eetto è dovuto alle interazioni

che avvengononelrivelatore: tramiteunostudio che considerisoloiCNGS

che attraversano tuttoil volume sensibileèstato corretto questo

andamen-to, mostratonelplot 4.17.

Comeprospettivefuture èauspicabileunostudiodeglieetti atmosferici

che potrebbero aver inuenzato il rate dei muoni cosmici. Infatti, come si

puònotareingura3.20,alcunipuntinonseguonoladistribuzione: può

es-sere interessantecapireilperchè, datoche lastatisticaèabbastanzaelevata

dapermetterlo. Saràinoltrenecessariocercaredivisualizzareunandamento

delrate simileaquellodeimuonicosmici anche perineutroni cosmogenici,

in quanto strettamente correlati: bisognerà capire quali taglieettuare sui

dati pereliminaregli eventi malricostruiti.

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[13] M. BuizzaAvanzini. Studiodeineutrinisolarida

8 B

^con l'esperimento Borexino e delle sistematiche ad esso associate, 2007-2008. Tesi di

Laurea Magistrale,Università degli Studi diMilano.

Edora,alcunisemplicimadovutiesentitiringraziamenti,allane diquesti

mesi di lavoro. Ringrazio innanzitutto il dott. Davide D'Angelo per

avermiguidatodurantelatesi,peravercolmatoripetutamentelemielacune

con libertà epazienza, eperavermi trasmesso lasua passionee ardore per

lo studio.

Ringraziolaprof.ssa Emanuela Meroniperl'attenzioneelagentilezza

con cui mi ha accompagnato in ogni passo che ho compiuto, per la sua

presenza e per tutti i consigli, sia su questo lavoro che sulle mie scelte

future. Ne farò tesoro.

RingrazioAlessandra(il dottorando è il migliore amico del laureando!)

per tutti i dubbi che mi ha risolto, per i tutti i consigli, in particolare su

L A

T

E

X, e per lasua compagnia in questi mesi.

Ringraziotuttalamiafamiglia,miamamma,miopapà, miasorellae

tutti i nonni e gli ziiperavermi permessodi arrivare no a questo punto,

con illoroaiuto ed esempio. Senzadi loronon sarei qua ora.

Ringrazio Pietro, inaspettato compagno di ucio (e di sventure). E'

stata una bellasorpresa il tuo arrivo sual

3 ^◦

^Piano.

Ringraziotuttiimieiamici,inparticolarequelliconcuihopotuto

condi-videre molto tempo inquesti anni. Cristina,peri 12o13 esamipreparati

insieme (quasi un record!) e per tutta la strada che abbiamo fatto e che

faremo ancora. Andrea, Leonardo e Samuele, sempre presenti in ogni

situazione. Poi icompagni distudio, Giovanni,Massimiliano, Michele,

Miriam, Valentina, Valerio,Vittorioe tutti gli altriamici.

E inne ringrazio Alessia, per la sua incredibile vicinanza pur nella

lontananza. E' un segno sempre presente de l'Amor che move il Sole e

l'altre Stelle.

Nel documento Ì Ä ÙÖ ÌÖ ÒÒ Ð Ò ËÌÍ ÁÇ ÄÄ Ê ÌÌ ÊÁËÌÁ À Ä ÄÍËËÇ Á ÅÍÇÆÁ ÇËÅÁ Á Æ Á Ä ÇÊ ÌÇÊÁ Æ ÁÇÆ ÄÁ Ä Ê Æ Ë ËËÇ ÇÆ Ä³ ËÈ ÊÁÅ ÆÌÇ ÇÊ ÁÆÇ Ê Ð ØÓÖ ÓÖÖ Ð ØÓÖ ÓØغ Ú ³ Æ (pagine 68-74)