Finite Element and Monte Carlo Simulations Accompanying the SOX Experiment

Abstract

In den vergangenen Jahren wurden diverse Anomalien und Abweichungen vom gängigen Neutrinomodell beobachtet. Ausgehend von sowohl beam-, als auch reaktorgestützten Experimenten könnten diese als erste Hinweise auf die mögliche Existenz eines vierten, sterilen Neutrinos verstanden werden. Das geplante SOX Experiment (Short distance neutrino Oscillation with BoreXino) sollte als Erweiterung des bereits etablierten Flüssigszintillator-Neutrinodetektors Borexino Klarheit schaffen. Zu diesem Zweck wurde geplant, eine Neutrinoquelle in einem Tunnel unter Borexino zu platzieren, deren Fluss über eine kalorimetrische Messung bestimmt werden sollte, da sich die stark radioaktive Quelle selbst erhitzt. Der Vortrag beschreibt im ersten Teil die Beiträge im Bereich der Kalibration dieses Kalorimeters und die einhergehenden thermischen Simulationen. Durch den unterschiedlichen Energiebereich im Vergleich zur Messung solarer Neutrinos, sowie des größeren zur Analyse herangezogenen Detektorvolumens erhöht sich der Beitrag des externen Untergrundes. Dieser Untergrund, bestehend aus Gammastrahlung im MeV-Bereich, entsteht aus Zerfällen der Uran- und Thorium-Reihe sowie von Kalium-40. Im zweiten Teil des Vortrages werden dieser zusätzliche Untergrund und die zugehörigen Monte-Carlo-Simulationen vorgestellt. Hierfür wurde ein bereits bestehender Ansatz (Biasing) zur Reduktion von Rechenzeit in den Simulationen weiterentwickelt und validiert, um der Unterdrückung dieses Gamma-Untergrundes durch die Bufferschicht von Borexino Rechnung zu tragen und dadurch diese Simulationen überhaupt zu ermöglichen.