Studio della calibrazione in energia del setup sperimentale mini-JUNO

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a large liquid scintillator neutrino detector under construction in South Cina. The main goal of the experiment is to measure the neutrino oscillation parameters with sub-percent precision and to determine the neutrino mass ordering at 3-4 sigma significance level after 6 years of data taking. The core of the experiment is a 35.4 m diameter spherical vessel filled with high purity, large mass (20 kton) liquid scintillator target. The acrylic vessel is surounded by 17612 20-inch and by 25600 3-inch photomultipliers, respectively. To achieve the physics goals, several challenges have been set, one of those is a requirement of a very good energy resolution of at least 3% at 1 MeV. To study the detector electronics response, a mini-JUNO setup with 20 liters of JUNO liquid scintillator, seen by 48 2- inch photomultipliers read by the final JUNO readout electronics, has been build at the Legnaro INFN laboratories. The purpose of the thesis is to study the energy response of the setup to cosmic muons and to calibration gamma sources.

Il Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) è un grande rivelatore di neutrini a scintillatore liquido attualmente in costruzione nella Cina meridionale. L’obiettivo principale dell’esperimento è misurare i parametri dell’oscillazione dei neutrini con precisione inferiore al punto percentuale e determinare l’ordine di massa dei neutrini con un livello di significatività di 3-4 sigma dopo 6 anni di acquisizione dati. Il nucleo dell’esperimento è una sfera di 35.4 m di diametro riempita con un bersaglio di scintillatore liquido ad alta purezza e grande massa (20 kton). La sfera di acrilico è circondata rispettivamente da 17612 fotomoltiplicatori da 20 pollici e da 25600 fotomoltiplicatori da 3 pollici. Per raggiungere gli obiettivi di fisica, sono state poste diverse sfide, tra cui il requisito di una risoluzione energetica molto elevata di almeno 3% a 1 MeV. Per studiare la risposta elettronica del rivelatore, è stato realizzato un sistema di mini- JUNO con 20 litri di scintillatore liquido JUNO, osservato da 48 fotomoltiplicatori da 2 pollici connessi all’elettronica finale di lettura di JUNO, presso i laboratori dell’INFN di Legnaro. Lo scopo della tesi è studiare la risposta energetica del sistema ai muoni cosmici e alle sorgenti di calibrazione gamma.