A 4 tonne demonstrator for large-scale dual-phase liquid argon time projection chambers

Autor:	T. Hasegawa, S. Bordoni, M. Chalifour, Sampsa Vihonen, G. Maire, D. Redondo, N. Geffroy, F. Duval, Ionel Lazanu, A. Verdugo, A. Saftoiu, M. Calin, J. Asaadi, S. Horikawa, Marc Weber, Marzio Nessi, D. Lorca, Masatoshi Maki, B.M. Cautisanu, K. Cankocak, Filippo Resnati, F. Sergiampietri, H. Pessard, M. Parvu, F. Vannucci, L. Zambelli, R. Sulej, M.M. Badoi, A.M. Blebea-Apostu, V. Galymov, G. Misitano, I. De Bonis, I. Gil-Botella, Paolo Crivelli, A. Gendotti, A. Noury, L. Balleyguier, V. Aushev, M.C. Gomoiu, Thorsten Lux, P. Lutz, A. Falcone, Romul Margineanu, B. Aimard, S. Wu, I. Kreslo, D. Stanca, K. Nakayoshi, A. Gallego-Ros, Laura Manenti, V. Toboaru, Y. Pénichot, L. Molina Bueno, D. Pugnere, D. Caiulo, Alexandru Jipa, N. Bourgeois, S. Vilalte, D. Kryn, Animesh Chatterjee, T. Viant, Y. Piret, E. Pennacchio, J. Soto-Oton, D. Autiero, T. Kishishita, E. Mazzucato, Diana Navas-Nicolas, S. Jiménez, Mario Campanelli, L. Scotto Lavina, Enrique Calvo, D. Stefan, C. Drancourt, Y. Karyotakis, J. Sinclair, C. Regenfus, C. Alt, N. Lira, Wladyslaw Henryk Trzaska, Antonio Ereditato, G. Lehmann-Miotto, P. Cotte, J.V. Dawson, Masahiro Ikeno, A. Holin, B. A. Popov, C. Girerd, J. Dumarchez, Yu. Onishchuk, T.S. Mosu, S. Kasai, D. Belver, Jong-Sung Yu, E. Bechetoille, B. Mitrica, S. Shahsavarani, A. Munteanu, B. Radics, K. Sakashita, F. Dulucq, B. Bourguille, Nikolaos Charitonidis, K. Fusshoeller, B.S. Dimitru, T. Patzak, G. Brunetti, P. Gorodetzky, K. Negishi, F. Doizon, J.P. Mols, S. Bolognesi, M. Zito, M. Gherghel-Lascu, A. Tonazzo, André Rubbia, A. Balaceanu, C. Ristea, J. Marteau, D. Mladenov, C. Cantini, H. Mathez, C. Moreno Martinez, L. Periale, F. Noto, Kai Loo, G. Martin-Chassard, Federico Sanchez, L. Brunetti, Y. Rigaut, G. Vasseur, A. Remoto, B. Carlus, C. M. Schloesser, Tomohisa Uchida, G. Brown, W. Tromeur, A. Delbart, W. Mu, P. Chiu, R. Hanni, Masashi Tanaka, S. Conforti, C. Santos, S. Narita, S. Murphy, L. Nita, Martin Auger, S. Di Luise, Jukka Maalampi, M. Shoji, P. Stroescu, T. Esanu, C. de la Taille, C. Lastoria, E. Hamada, M. Niculescu-Oglinzanu, J. Bremer, S. Emery, A. Scarpelli, C. Cuesta, D. Desforge, A. Chiriacescu, C. Giganti, D. Duchesneau, K. Sendai, C. Palomares, A. Chappuis, Katsuyu Kasami, M. Karolak, G. Balik, F. Pietropaolo
Přispěvatelé:	Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Organisation de Micro-Électronique Générale Avancée (OMEGA), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aimard, B, Alt, C, Asaadi, J, Auger, M, Aushev, V, Autiero, D, Badoi, M, Balaceanu, A, Balik, G, Balleyguier, L, Bechetoille, E, Belver, D, Blebea-Apostu, A, Bolognesi, S, Bordoni, S, Bourgeois, N, Bourguille, B, Bremer, J, Brown, G, Brunetti, G, Brunetti, L, Caiulo, D, Calin, M, Calvo, E, Campanelli, M, Cankocak, K, Cantini, C, Carlus, B, Cautisanu, B, Chalifour, M, Chappuis, A, Charitonidis, N, Chatterjee, A, Chiriacescu, A, Chiu, P, Conforti, S, Cotte, P, Crivelli, P, Cuesta, C, Dawson, J, De Bonis, I, De La Taille, C, Delbart, A, Desforge, D, Di Luise, S, Dimitru, B, Doizon, F, Drancourt, C, Duchesneau, D, Dulucq, F, Dumarchez, J, Duval, F, Emery, S, Ereditato, A, Esanu, T, Falcone, A, Fusshoeller, K, Gallego-Ros, A, Galymov, V, Geffroy, N, Gendotti, A, Gherghel-Lascu, M, Giganti, C, Gil-Botella, I, Girerd, C, Gomoiu, M, Gorodetzky, P, Hamada, E, Hanni, R, Hasegawa, T, Holin, A, Horikawa, S, Ikeno, M, Jimenez, S, Jipa, A, Karolak, M, Karyotakis, Y, Kasai, S, Kasami, K, Kishishita, T, Kreslo, I, Kryn, D, Lastoria, C, Lazanu, I, Lehmann-Miotto, G, Lira, N, Loo, K, Lorca, D, Lutz, P, Lux, T, Maalampi, J, Maire, G, Maki, M, Manenti, L, Margineanu, R, Marteau, J, Martin-Chassard, G, Mathez, H, Mazzucato, E, Misitano, G, Mitrica, B, Mladenov, D, Bueno, L, Martinez, C, Mols, J, Mosu, T, Mu, W, Munteanu, A, Murphy, S, Nakayoshi, K, Narita, S, Navas-Nicolas, D, Negishi, K, Nessi, M, Niculescu-Oglinzanu, M, Nita, L, Noto, F, Noury, A, Onishchuk, Y, Palomares, C, Parvu, M, Patzak, T, Penichot, Y, Pennacchio, E, Periale, L, Pessard, H, Pietropaolo, F, Piret, Y, Popov, B, Pugnere, D, Radics, B, Redondo, D, Regenfus, C, Remoto, A, Resnati, F, Rigaut, Y, Ristea, C, Rubbia, A, Saftoiu, A, Sakashita, K, Sanchez, F, Santos, C, Scarpelli, A, Schloesser, C, Lavina, L, Sendai, K, Sergiampietri, F, Shahsavarani, S, Shoji, M, Sinclair, J, Soto-Oton, J, Stanca, D, Stefan, D, Stroescu, P, Sulej, R, Tanaka, M, Toboaru, V, Tonazzo, A, Tromeur, W, Trzaska, W, Uchida, T, Vannucci, F, Vasseur, G, Verdugo, A, Viant, T, Vihonen, S, Vilalte, S, Weber, M, Wu, S, Yu, J, Zambelli, L, Zito, M, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Jazyk:	angličtina
Rok vydání:	2018
Předmět:	Physics - Instrumentation and Detectors Physics::Instrumentation and Detectors hiukkasfysiikka 01 natural sciences 7. Clean energy High Energy Physics - Experiment Neutrino detector High Energy Physics - Experiment (hep-ex) Ionization [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex] Neutrino detectors Detectors and Experimental Techniques Nuclear Experiment Instrumentation physics.ins-det Mathematical Physics gas: admixture Large Hadron Collider Detector neutriinot Instrumentation and Detectors (physics.ins-det) experimental equipment neutrino: detector Time projection chamber ilmaisimet time projection chambers Large scale cryogenic liquid detectors [8] photon: yield Particle Physics - Experiment performance Materials science CERN Lab Time projection chambers Particle tracking detectors (Gaseous detectors) ionization: yield particle tracking detectors (gaseous detectors) tutkimuslaitteet FOS: Physical sciences chemistry.chemical_element Optics 0103 physical sciences Deep Underground Neutrino Experiment [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] 010306 general physics Scintillation Argon 010308 nuclear & particles physics business.industry hep-ex time projection chamber: liquid argon chemistry muon: cosmic radiation High Energy Physics::Experiment business Tonne neutrino detectors
Zdroj:	JINST JINST, 2018, 13 (11), pp.P11003. ⟨10.1088/1748-0221/13/11/P11003⟩ JINST, 11 (2018) pp. P11003 Journal of Instrumentation Journal of Instrumentation, IOP Publishing, 2018, 13 (11), pp.P11003. ⟨10.1088/1748-0221/13/11/P11003⟩ Journal of Instrumentation, 13
ISSN:	1748-0221 1742-6596 0038-5646 1475-7516 0022-3719
Popis:	A 10 kilo-tonne dual-phase liquid argon TPC is one of the detector options considered for the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). The detector technology relies on amplification of the ionisation charge in ultra-pure argon vapour and offers several advantages compared to the traditional single-phase liquid argon TPCs. A 4.2 tonne dual-phase liquid argon TPC prototype, the largest of its kind, with an active volume of \three has been constructed and operated at CERN. In this paper we describe in detail the experimental setup and detector components as well as report on the operation experience. We also present the first results on the achieved charge amplification, prompt scintillation and electroluminescence detection, and purity of the liquid argon from analyses of a collected sample of cosmic ray muons. A 10 kilo-tonne dual-phase liquid argon TPC is one of the detector options considered for the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). The detector technology relies on amplification of the ionisation charge in ultra-pure argon vapour and oers several advantages compared to the traditional single-phase liquid argon TPCs. A 4.2 tonne dual-phase liquid argon TPC prototype, the largest of its kind, with an active volume of 3x1x1 $m^3$ has been constructed and operated at CERN. In this paper we describe in detail the experimental setup and detector components as well as report on the operation experience. We also present the first results on the achieved charge amplification, prompt scintillation and electroluminescence detection, and purity of the liquid argon from analyses of a collected sample of cosmic ray muons.
Databáze:	OpenAIRE
Externí odkaz:	https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=doi_dedup___::7bf11f39411b873884fb185137350809 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01827969 Zobrazit plný text záznamu