Pulse shape discrimination dei rivelatori al germanio dell'esperimento LEGEND-200

Neutrinoless double-beta decay is a hypothetical process that violates lepton number conservation. The implications of its observation are multiple and far-reaching: from violating the conservation of the total lepton number, to defining the nature of the neutrino (Majorana or Dirac), to providing a constraint on the absolute mass of neutrinos, to helping to understand the asymmetry between matter and antimatter present in our universe. LEGEND is an experiment dedicated to the search for neutrinoless double-beta decay using Ge-76 as active nucleus. The current phase, known as LEGEND-200, operates with 200 kg of germanium and this thesis is based on the data collected during its first year of operation. The purpose of this thesis is to test the efficiency of Pulse Shape Discrimination (PSD), a technique used to minimize background events in the experiment. Initially, the response of the detectors to PSD was tested using calibration data and its stability over time was evaluated. Subsequently, a comparison was made between its application in LEGEND-200 and in GERDA, the predecessor of LEGEND, which concluded its activities at the end of 2019.

Il decadimento doppio beta senza neutrini è un processo ipotetico che viola la conservazione del numero leptonico. Le implicazioni della sua osservazione sono molteplici e di vasta portata: dalla violazione della conservazione del numero leptonico totale, alla definzione della natura del neutrino (di Majorana o di Dirac), al fornire un vincolo alla massa assoluta dei neutrini, all'aiutare a capire l'asimmetria tra materia e antimateria presente nel nostro universo. LEGEND è un esperimento dedicato alla ricerca del decadimento doppio beta senza neutrini utilizzando come nucleo attivo il Ge-76. La prima fase, quella in corso, prende il nome di LEGEND-200 in quanto opera con 200kg di germanio ed è a partire dai dati raccolti in questo primo anno di attività che è stata scritta questa tesi. L'obiettivo è quello di provare l'efficienza della Pulse Shape Discrimination: tecnica utilizzata per ridurre gli eventi di background nell'esperimento. In particolare si è dapprima analizzata su dati di calibrazione la risposta dei detector alla PSD e la sua stabilità nel tempo. Successivamente si è fatto un confronto fra la sua applicazione in LEGEND-200 e in GERDA, precursore di LEGEND, che ha terminato l'attività alla fine del 2019.