Studying the muon background component in the Double Chooz experiment

Abstract

The reactor anti-neutrino experiment Double Chooz (DC) will measure the third neutrino mixing angle theta 13 with very high precision. This mixing angle is connected to fundamental questions in particle physics beyond the current Standard Model. In DC neutrinos are detected via the Inverse Beta Decay reaction, which provides a clean signal distinguishable from most backgrounds. However, as neutrino interactions in the detector are very rare and an interfering muon background is present, a proper understanding and reduction of this background is mandatory.

This is crucial because muons create fast neutrons and beta-n-emitters which lead to background capable of mimicking the neutrino interaction in the detector. This thesis covers dierent analysis topics related to the cosmic ray muon background at the DC far site.

Das Double Chooz (DC) Reaktorneutrino-Experiment hat eine präzise Messung des dritten Neutrino-Mischungswinkel theta 13 zum Ziel. Dieser Mischungswinkel steht im Zusammenhang mit fundamentalen Fragen, welche jenseits des gegenwärtigen Standardmodells der Elementarteilchenphysik führen. Im DC Experiment werden Neutrinos durch den inversen Betazerfall nachgewiesen, der ein von den meisten Untergründen gut zu unterscheidendes Signal hat. Da Neutrino-Wechselwirkungen im Detektor selten sind und es einen störenden Myonen-Untergrund gibt, ist ein gutes Verständnis dieses Untergrunds für dessen Reduktion zwingend.

Das ist nötig, da Myonen schnelle Neutronen und Beta-n-Emitter erzeugen, welche fälschlicherweise als Neutrino-Ereignis identiziert werden könnten. Diese Doktorarbeit behandelt verschiedene Analysen, die mit dem kosmischen Myonenuntergrund im fernen DC Detektor zusammenhängen.