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datestamp: 2014-07-22 06:56:02
lastmod: 2014-08-12 09:15:01
status_changed: 2014-07-22 06:56:02
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Wagner, Stefan
title: Energy non-linearity studies and pulse shape analysis of liquid scintillator signals in the Double Chooz experiment
title_de: Nichtlinearitätsstudien und Pulsformanalyse von Flüssigszintillatorsignalen im Double Chooz Experiment
subjects: 530
divisions: 851340
adv_faculty: af-13
keywords: Double Chooz, Neutrinophysik, Pulsformanalyse, Teilchenidentifikation
cterms_swd: Neutrinooszillation
cterms_swd: Flüssigszintillator
cterms_swd: Nichtlinearität
cterms_swd: Monte-Carlo-Simulation
cterms_swd: Cluster-Analyse
cterms_swd: Datenanalyse
abstract: The Double Chooz reactor neutrino experiment measures the neutrino mixing angle Theta13 with a liquid scintillation detector. It uses the electron antineutrino flux as well as their energy spectrum in the analysis of Theta13, which requires a detailed knowledge of the energy scale. In particular the non-linear scintillator response caused by ionization quenching and Cerenkov light has to be accurately reproduced in the Monte Carlo. To this end the relevant properties of the liquid scintillators are investigated experimentally and theoretically.
For the data analysis the pulse shape of the scintillator emission is exploited for particle identification. A novel classifier is presented which characterizes the pulse shape
in Fourier space. It allows to distinguish between the detector volumes as well as to reduce the stopping muon background. A more advanced version of this technique is
then investigated for pulse shape discrimination between positron and electron events. It has a high efficiency for electron antineutrinos and can be used to reject remaining background in the Double Chooz analysis. The method thus increases the signal-to-background ratio, which may be a
tremendous advantage for analyses with neutron captures on Hydrogen.
abstract_translated_text: Das Double Chooz Reaktorneutrinoexperiment misst den Mischungswinkel θ13 mit Hilfe
 ̄e
eines Flüssigszintillationsdetektors. In der Theta13-Analyse werden sowohl der Fluss der Elektron-Antineutrinos
als auch deren Energieverteilung verwendet, was eine genaue Kenntnis der Energieskala erfordert. Insbesondere muss die durch Fluoreszenzlöschung und Cerenkov-Effekt nichtlineare Szintillatorantwort in der Simulation genau reproduziert werden. Zu diesem Zweck werden die zintillatoreigenschaften experimentell und theoretisch untersucht.
In der Datenanalyse werden die Pulsformen der Szintillationssignale zur Teilchenidentifikation verwendet. Ein neuartiger Klassifikator wird vorgestellt, der die Pulsform im Fourier-Raum beschreibt. Er kann zwischen den Detektorvolumina unterscheiden, sowie den Beitrag von stoppenden Myonen reduzieren. Eine weiterentwickelte Version zur Unterscheidung von Positronen und Elektronen anhand ihrer Pulsformen wird untersucht. Sie kann verwendet
werden um einen Teil des verbleibenden Untergrunds zu entfernen, während Elektron-Antineutrino-Ereignisse kaum betroffen sind. So wird das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis verbessert, was einen bedeutenden Vorteil für Analysen mit Neutroneneinfang auf Wasserstoff darstellt.
abstract_translated_lang: ger
date: 2014
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00016900
ppn_swb: 1658797337
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-169008
date_accepted: 2014-07-02
advisor: HASH(0x556120add698)
language: eng
bibsort: WAGNERSTEFENERGYNONL2014
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Wagner, Stefan  (2014) Energy non-linearity studies and pulse shape analysis of liquid scintillator signals in the Double Chooz experiment.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/16900/1/Dissertation_Stefan_Wagner.pdf