Investigation of the 42K Background in GERDA Phase II Data
Übersetzter Titel:
Untersuchung des 42K Untergrundes in GERDA Phase II Daten
Abstract:
The GERDA experiment at LNGS searches for neutrinoless double beta decay in 76Ge with a current median sensitivity of T1/20ν = 11 × 1025 yr [1]. The high purity germanium detectors are located inside of liquid argon, which contains a small amount of 42Ar, that decays into 42K ions. These ions accumulate on the surface of the detectors, due to high voltage bias. This leads to a background inside the energy range where a neutrinoless double beta decay could happen.
This thesis investigates the amount of background produced by 42K and presents different ways for suppression by studying Run 52 during Phase II commissioning. In this specific run, only two detector strings were equipped with a Nylon Mini Shroud working as a physical barrier for 42K transport to the detectors. The increase in background, compared to a setup where all detector strings are equipped with a Nylon Mini Shroud (NMS), allows for an in situ comparison between Pulse Shape Analysis and the Liquid Argon Instrumentation of GERDA.
Finally, a Background Index of 10.4−9.3+35.1 cts / keV kg yr is obtained and upper limits for the expected 42K suppression with the different methods are acquired. Combined cuts yield a central 42K survival fraction of ≈ 3.3 %.
übersetzter Abstract:
Das GERDA Experiment am LNGS sucht nach dem neutrinolosem Doppel-Beta-Zerfall in 76Ge mit einer momentanen Sensitivität von T1/20ν = 11 × 1025 yr [1]. Die hochreinen Germanium Detektoren befinden sich in flüssigem Argon. Es enthällt einen geringen Anteil 42Ar, welches zu 42K Ionen zerfällt. Diese sammeln sich aufgrund der Hochspannungsversorgung an den Detektoroberflächen an, wo sie zu einem Untergrund innerhalb des Energiebereiches, in welchem ein neutrinoloser Doppel-Beta-Zerfall stattfinden könnte, führen.
Die vorliegende Arbeit untersucht den durch 42K induzierten Untergrund und stellt verschiedene Möglichkeiten zur Unterdrückung vor, indem Run 52 während der Inbetriebnahme von Phase II untersucht wird. In diesem speziellen Run wurden lediglich zwei Detektor Stränge mit einer Nylon Mini Shroud ausgestattet, welcher als physische Barriere für die 42K Ionen dient. Die Verstärkung des Untergrundes, verglichen mit dem Untergrund ohne Verwednung einer Nylon Mini Shroud, erlaubt einen in situ Vergleich zwischen Pulsformanalyse und dem Argon System von GERDA.
Schließlich wird ein Untergundindex von 10.4-9.3+35.1 cts / keV kg yr ermittelt und Obergrenzen für die mittlere 42K Überlebensrate für die einzelnen Methoden bestimmt. Unter Verwendung aller Cuts ergibt sich eine mittlere 42K Überlebensrate von ≈ 3.3 %.
Fachgebiet:
PHY Physik
DDC:
530 Physik
Betreuer:
Wiesinger, Christoph; Commelato, Tommaso
Gutachter:
Schönert, Stefan (Prof. Dr.); Kroha, Hubert (Prof. Dr. habil.)
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