Double-beta decay measurement of 100Mo to the excited 0+1 state of 100Ru in the Nemo3 experiment - R&D program for SuperNEMO : development of a BiPo detector to measure ultra low contaminations in the source foils

Autor: Chapon, A.
Přispěvatelé: Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (LPCC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université de Caen, François MAUGER(mauger@lpccaen.in2p3.fr), NEMO3, SuperNEMO, Guesnon, Sandrine
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2011
Předmět:
Zdroj: Physique Nucléaire Théorique [nucl-th]. Université de Caen, 2011. Français
Popis: The Nemo3 detector was designed for the study of double beta decay and in particular the search for neutrinoless double beta decay ( bb0v). The quantity of 100Mo in the detector (7 kg) allows also a competitive measurement of the two-neutrino double beta decay ( bb2v) of 100Mo to the excited 0+1 state of 100Ru (eeNy channel). Monte-Carlo simulations of the effect and of all the possible sources of background have been studied in order to determine their contributions to the full Nemo3 experimental data (2003-2011). These one have then been analysed : the bb2v decay half-life has been measured, and a limit on the bb0v decay has been obtained. Moreover, the SuperNEMO experiment aims to reach a sensitivity up to 1026 years on the half-life of neutrinoless double beta decay. The SuperNEMO detector radioactivity has to be as low as possible. Especially radiopurity levels of 2 µBq.kg-1 in 208Tl and 10 µBq.kg-1 in 214Bi are required for the source foils. The gamma-spectrometry can not measure such low contamination levels. Hence, a BiPo dedicated detector has been developped to measure 208Tl and 214Bi contaminations, identi ng the Bi->Po->Pb b-alpha chains. A proof of principle has been performed and the detector background has been measured. Assuming these values, a full BiPo detector of 3:6m2 can achieve the required sensitivities for the SuperNEMO source foils within six months of measurement.
Le détecteur Nemo3 a été conçu pour étudier la double désintégration bêta, et notamment, le processus sans émission de neutrino ( bb0v). Toutefois, la quantité de 100Mo présente dans le détecteur (7 kg) permet aussi une mesure compétitive de la double désintégration bêta avec émission de deux neutrinos ( bb2v) du 100Mo vers l'état excité 0+1 du 100Ru (canal eeNy). Ledit processus et les sources de bruit de fond attendues ont d'abord fait l'objet 'études par simulations Monte-Carlo, a n d'estimer ensuite leurs contributions respectives à l'ensemble des données expérimentales de Nemo3 (2003-2011). Celles-ci ont été analysées : la demi-vie du processus bb2v a pu être mesurée et une limite inférieure sur la demi-vie du processus bb0v établie. Par ailleurs, l'expérience SuperNEMO, successeur de Nemo3, vise à atteindre une sensibilité de 1026 années sur la demi-vie du processus bb0v. Aussi, la radiopureté des feuilles sources de SuperNEMO est soumise à des contraintes que ne permettent pas de mesurer les méthodes usuelles de spectrométrie y : 2 µBq.kg-1 en 208Tl et 10 µBq.kg-1 en 214Bi. C'est pourquoi un détecteur dédié, BiPo, a été développé pour mesurer les contaminations en 208Tl et en 214Bi des feuilles sources de SuperNEMO, par détection de la chaîne b-alpha de décroissance Bi->Po->Pb. Après avoir validé le principe de mesure, la contamination intrinsèque au détecteur a été mesurée. Extrapolée à un détecteur BiPo final de 3:6m2, ce dernier permettra de mesurer les contaminations des feuilles sources de SuperNEMO en 208Tl et en 214Bi, en six mois de mesure, avec la sensibilité requise.
Databáze: OpenAIRE
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