Borexino État des lieux et Perspectives. Gran Sasso 3700mwe 1.1 μ /m 2 /h 300m 3 de scintillateur ultra pur ν solaires : Volume fiduciel de 100m 3 1000m3.

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1 Borexino État des lieux et Perspectives

2 Gran Sasso 3700mwe 1.1 μ /m 2 /h 300m 3 de scintillateur ultra pur ν solaires : Volume fiduciel de 100m 3 1000m3 1000m3 Buffer de 1000m 3 de PC ultra pur 2200 PMT pointant vers le centre,dont 400 sans concentrateur 1000m 3 d'eau pure (1mBq/kg) 200 PMT lumière Cherenkov des μ Le détecteur Borexino Veto:

3 Détection des ν solaires Mesure en temps reel: ν e 7 Be (862keV) ν e + e - -> ν e +e - Seuil 250 keV 14 C β - end point 156keV ~40evt/j [250,800] keV 100t Mises au point de méthodes de purification (Astropart. Physics 16,205(2002))

4 AoûtAoût Août 2002: incident dans le hall C du LNGS ● Rejet de 50 l de PC dans le circuit des eaux usées du LNGS. - detection de traces d'hydrocarbure dans l'eau potable de communes en aval. - defaut d'etancheite entre les circuits eaux usées et potables - Importantes reactions politiques au niveau regional - nomination d'un commissaire par le gouvernement - Interdiction de tout mouvement de fluide au LNGS - Pose par la justice de scelles sur les detecteurs Borexino et CTF ● Gel des travaux de R&D et d'installation de Borexino pendant plus de 2 ans

5 Pendant les travaux... - Borexino: A partir de fin 2003 runs de calibration dans l'air, Fiole en quartz, qq ml de scintillateur, avec radon. Test des PM, du DAQ, de l'électronique, des FADC. Mises au point des programmes d'analyse. Développement des procedures de reconstruction des événements, discrimination α/β par la forme du pulse (PSD) - CTF: Longue période stable d'acquisition

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7 Counting Test Facility de Borexino Maquette de Borexino: faible radioactivite, materiaux,procedures de purifications. Proprietes optiques du scintillateur, pouvoir de discrimination α/β. ADC/TDC. FADC 400Mhz, 8 bits

8 Étude des bruits de fond dans CTF avec les FADC 400Mhz 645 j de prise de données de Septembre 2002 a Août 2005 Bruit de fond du a la radioactivité: Chaîne du 232 Th- Coincidences courtes (τ=430ns) 212 Bi- 212 Po Et aussi chaîne de l' 238 U – Coincidences longues (τ=236mμs) 214 Bi- 214 Po dans deux fenêtres différentes

9 Bruit de fond neutron dans CTF, vu par les FADC (645j) Recherche d'événements anti-ν e ν e + p  e + +n Coincidence retardée, τ=250μs, dépot d'énergie >1 MeV suivi par la capture du neutron sur hydrogène, γ de 2.225 MeV (σ capture = 0.332 barn) ou sur carbone, g de 4.946 MeV (σ capture =0.0034 barn) E 1 >0.3 MeVE 2 > 1.0 MeV Parmi ces événements, 124 candidats anti-ν e, et 10 coincidences fortuites, avec 0.8<E 1 <20 MeV et 1.0<E 2 <3.5MeV mais tous marques par le veto 20<dt<1200μs

10 Bruit de fond neutron dans CTF, vu par les FADC (645j) Recherche de clusters d'événements avec 20<dt<1200μs Neutrons multiples induits par les cosmiques: E 1 >0.3 MeV et 1.0<E n <3.5 MeV Temps entre le 1er evenement et tous les suivants (1) et distribution des fortuites (2)

11 Multiplicite des neutrons induits par les cosmiques Bruit de fond neutron dans CTF, vu par les FADC (645j) = (3.4+-0.2) 10 -4 neutron/(muon.g/cm 2 )

12 Borexino et la physique du neutrino au dela du MeV - Neutrinos solaires: neutrinos pep et CNO: Bruit de fond principal: 11 C → 11 B + e + + ν e Taux : 0.074 d -1.t -1 τ=29.4mn end point 0.96MeV Suggestion de Martin Deutsch en 1996: Triple coincidence - Muons interagissant avec le 12 C du scintillateur - emission d'un neutron - decay du 11 C Taux attendus dans Borexino,au dela du 7 Be, [0.8,1.3] : 0.015 d -1.t -1 Un S/N de 1 pourrait etre atteint dans Borexino Physical Review C 74, 045805(2006)

13 Les neutrinos de supernova dans les 300t de Borexino Dans l'hypothese d'une supernova de type II a 10kpc (centre galactique) β-inv. Reactions sur 12 C ESES CC NC 4.82 evts 79 evts 3x10 53 erg 0.65 evts 3.8 evts 0.4 evts0.4 evts 0.4 evts 1.5 evts 20.6 evts Total 110 evts SuperNova Early Warning System

14 Flux moyen de chaleur emis par la terre Φ~60-80mW/m 2 Flux integre ~ 30-40TW Geoneutrinos (Modele dependant) 90% de ce flux provient des decays de 238 U, 232 Th, et 40 K Croute continentale ~35km Croute oceanique _6.5km Manteau --> 2900km 50% de l'abondance de l'U,Th,K dans la CC. Teneur en U,Th /20 dans la CO. Borexino est sur la CC, alors que KamLAND est a la limite de la CO Detection des antiν e des decays U,Th seuil de 1.8MeV, pas de K

15 Geoneutrinos dans Borexino Calculated anti-ν e flux at the Gran Sasso Laboratory (10 6 cm -2 s -1 ) MantleCrustMantleCrust 0.770.950.398.03.03.3 Reactor BKGTotal (U+Th)ThU Earth data from F. Mantovani et al., Phys. Rev. D 69 (2004) 013001 Double composante du spectre Chaine de l'U, partie haute Chaines U et Th, partie basse Spectre en energie du positron des antineutrinos dans Borexino Flux calcule au LNGS

16 Geoneutrinos in KamLAND In 749 days 152 counts in the geoneutrino energy range Reactor events 80.4+-7.2 Fake geo-neutrinos 42+-11 from 13 C(α,n) Minor backgrounds 4.6+-0.2 Geoneutrino 28 +16 -15 Exp. points Total expected Total no Geo reactor 238 U expect. 232 Th expect. 13 C expect. Accidentals

17 Borexino- activité dans le hall C du LNGS 7 Mai 2004 – Structures internes en nylon installées et gonflées 10 Novembre 2006 Borexino SSS rempli d'eau ultra pur Detection de qq événements du CNGS 10 decembre 2006 – 11000 l de scintillateur dans l'inner vessel 9 Janvier 2007 – Debut du remplissage en eau du veto (water tank) 13 mars 2007 Inner vessel 149 m 3 Inner buffer 181 m 3 Outer buffer 316 m 3 Total 646m 3 Fin avril: Borexino prend des donnees

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