Collaudo dell’elettronica di readout del rivelatore OSIRIS dell’esperimento JUNO

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) will be the largest liquid scintillator (LS) based neutrino detector in the World, for the next decade. Thanks to its very large active mass (20 kton) and state of the art performances (3\% effective energy resolution at 1 MeV), it will be able to perform important measurements in neutrino physics. The radio-purity of the liquid scintillator is a crucial ingredient for most of the measurements that JUNO will perform. The Online Scintillator Internal Radioactivity Investigation System (OSIRIS) is a stand-alone detector designed to monitor the radiopurity of the LS while the JUNO Central Detector (CD) is filled and to confirm the proper operation of the purification plants. The aim is to guarantee that the concentrations of U-238 and Th-232 in the LS do not exceed the given limits of $10^{-15}$ g/g or $10^{-16}$ g/g for the reactor or solar neutrino measurement, respectively. The OSIRIS detector, under construction at the JUNO experimental site, will use the same readout electronics that has been developed and produced for the JUNO Central Detector. The present thesis work will analyze the data from the first dry run (which took place in June 2023) and is structured into the following parts: introduction (the objective and structure of the JUNO experiment will be presented, including the electronics and purification chain, with a focus on OSIRIS), raw data analysis (after a brief presentation of the data under analysis, a sample of the data will be selected from which fundamental quantities will be extracted for the subsequent discussion, and their correct behavior will be verified), event vertex reconstruction (following the introduction of the Charge Center Method, it will be applied to propose the reconstruction of event vertices in OSIRIS), conclusion (the primary findings of the study will be summarized, and subsequent key developments will be discussed).

Il Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) sarà, per la prossima decade, il rivelatore di neutrini basato su Liquido Scintillatore (LS) più grande al mondo. Grazie alla sua massa attiva molto ampia (20 kton) e alle prestazioni all'avanguardia (risoluzione energetica efficace del 3\% a 1 MeV), sarà in grado di effettuare importanti misurazioni nella fisica dei neutrini. La radio-purezza del LS è un elemento cruciale per la maggior parte delle misure che JUNO effettuerà. L'Online Scintillator Internal Radioactivity Investigation System (OSIRIS) è un rivelatore autonomo progettato per monitorare la radio-purezza del LS durante il riempimento del rivelatore centrale di JUNO (CD) e per confermare il corretto funzionamento degli impianti di purificazione. L'obiettivo è garantire che le concentrazioni di U-238 e Th-232 nel LS non superino i limiti stabiliti di $10^{-15}$ g/g o $10^{-16}$ g/g rispettivamente per le misurazioni dei neutrini da reattore o solari. Il rivelatore OSIRIS, attualmente in costruzione presso il sito sperimentale di JUNO, utilizzerà la stessa elettronica di lettura sviluppata e prodotta per il CD di JUNO. Il presente lavoro di tesi analizzerà i dati della prima dry run (svoltasi nel giugno 2023) e sarà strutturato nei seguenti capitoli: introduzione (verranno presentati l'obiettivo e la struttura dell'esperimento JUNO, compresi l'elettronica e la catena di purificazione, con un focus su OSIRIS), analisi dei dati grezzi (dopo una breve presentazione dei dati in analisi, verrà selezionato un campione di dati da cui saranno estratte grandezze fondamentali per la successiva discussione e verrà verificato il loro corretto andamento), ricostruzione del vertice degli eventi (dopo aver introdotto il Charge Center Method, questo verrà applicato per proporre la ricostruzione dei vertici degli eventi in OSIRIS), conclusione (saranno riassunti i risultati principali dello studio e saranno discussi i principali possibili sviluppi).