大亚湾反应堆中微子实验进展

大亚湾反应堆中微子实验进展衡月昆中科院高能所OnbehalfofDayaBayCollaboration2010-04-191高能物理大会2010衡月昆提纲•实验目标与设计•进展–土建–中心探测器–反符合探测器–在线与离线•总结2高能物理大会2010衡月昆目标•一句话：测量sin22θ13达到0.01的敏感度•为什么测量sin22θ13？–中微子的6个参数，3个半已知，2个半未知•为什么sin22θ13达到0.01的敏感度？–决定着长基线中微子实验的方向3“Werecommend,asahighpriority,…,Anexpeditiouslydeployedmulti-detectorreactorexperimentwithsensitivitytoνedisappearancedowntosin22θ13=0.01”----APSNeutrinoStudy,2004高能物理大会2010衡月昆为什么用反应堆中子测量θ13？•反应堆：消失–物理上，干净–经济上，便宜•加速器中微子：中微子产生，还与CP相角、质量次序相关4eν22222312413132112sin2c1sinsin2soin44seemLmLPEEννθθθ∆∆≈−−高能物理大会2010衡月昆为什么在大亚湾反应堆？•强大的功率，降低统计误差–统计量正比于反应堆功率、探测器靶质量、取数时间–大亚湾反应堆，3期、6个反应堆•附近多山的环境，降低系统误差–300m地下降低宇宙线本底2个量级5LA:40tonBaseline:500mOverburden:112mMuonrate:0.73Hz/m2Far:80ton1600mtoLA,1900mtoDYBOverburden:350mMuonrate:0.04Hz/m2DYB:40tonBaseline:360mOverburden:98mMuonrate:1.2Hz/m2Accessportal8%slope0%slope0%slope0%slope高能物理大会2010衡月昆DayaBayandLingAoNPPDayabayNPP2.9GW×2LingAoNPP2.9GW×2LingAoIINPP2.9GW×2Underconstruction(2010)6高能物理大会2010衡月昆TheDayaBayCollaborationEurope(3)(9)JINR,Dubna,RussiaKurchatovInstitute,RussiaCharlesUniversity,CzechRepublicNorthAmerica(14)(~73)BNL,Caltech,GeorgeMasonUniv.,LBNL,IowaStateUniv.,IllinoisInst.Tech.,Princeton,RPI,UC-Berkeley,UCLA,Univ.ofHouston,Univ.ofWisconsin,VirginiaTech.,Univ.ofIllinois-Urbana-ChampaignAsia(18)(~125)IHEP,BeijingNormalUniv.,ChengduUniv.ofSci.andTech.,CGNPG,CIAE,DongguanPolytech.Univ.,NanjingUniv.,NankaiUniv.,ShandongUniv.,ShenzhenUniv.,TsinghuaUniv.,USTC,ZhongshanUniv.,Univ.ofHongKong,ChineseUniv.ofHongKong,NationalTaiwanUniv.,NationalChiaoTungUniv.,NationalUnitedUniv.~207collaborators7高能物理大会2010衡月昆世界上的竞争•8项提议，3项进行中–法国，DoubleChooze–韩国，Reno–中国，DayaBay•预期结果比较8我们的特点PowerPlant4cores11.6GW6cores17.4GWfrom2011ThreeexperimentalhallsMultipledetectorsateachsiteSide-by-sidecalibrationHorizontalTunnelTotallength3200mMovableDetectorw/thesamebatchofGd-LS,w/areferencetankEventRate:~1200/dayNear~350/dayFarBackgroundsB/S~0.4%NearB/S~0.2%Far高能物理大会2010衡月昆探测方法9高能物理大会2010衡月昆中心探测器•Three-zonenestedcylindricaldetectordesign–Target:3mAV,20t(0.1%GdLAB-basedLS)–Gammacatcher:4mAV,20t(LAB-basedLS)–Buffer:5mSSV,40t(mineraloil)•Low-background8”PMT:192•Reflectorsattopandbottom3macrylictankPMT4.0macrylictankSteeltankCalibrationsystemGd-LSLiquidScint.Mineraloil∼12%/E1/25m5m10高能物理大会2010衡月昆Muon反符合探测器11高能物理大会2010衡月昆提纲•实验目标与设计•进展–土建–中心探测器–反符合探测器–在线与离线•总结12高能物理大会2010衡月昆土建进展（1）•地面主要设施已经完成–装配大厅–控制楼–空调、消防等附属•隧道：总长3.2km，大部完成•大厅–#1实验厅：13849立米，完成，待BO–#2实验厅：12477立米，基本完成–#3实验厅：18017立米，未到–#4水厅：2010立米–#5液闪厅：完成13高能物理大会2010衡月昆土建进展（2）14图片5#厅外隧道高能物理大会2010衡月昆土建（3）15图3#隧道塌方段处理图隧道塌方防护高能物理大会2010衡月昆图2#厅下部开挖图1#厅大门防火墙土建进展（4）16图1#实验大厅桥机大梁安装图1#实验大厅图1#厅疏散通道和辅助洞室高能物理大会2010衡月昆AD进展（1）•主要部件研制进展：–钢罐（IHEP）：已完成5个，今年将全部完成8个–反射板（IHEP）：全部完成–支持平台（IHEP）：全部完成–PMT（LBL）：R5912全面到货、检查完成–IAV（台湾）：完成2个，第3、4进行中–OAV（UW）：完成2个，第3、4进行中•2009年3月开始现场组装，8月Prototype组装完•2009年9月开始AD#1和AD#2的正式组装17高能物理大会2010衡月昆AD大型部件运输AD进展（2）：正式组装19高能物理大会2010衡月昆AD进展（3）：minidryrun•测试AD系统–AD#1–24PMTs–电子学–DAQ–数据分析•完成了–系统调试–刻度研究–噪声研究–触发研究20高能物理大会2010衡月昆AD进展（4）：液闪进展•8批测试生产在高能所完成•09年10月生产设备开始安装，目前并大部已经就位•主要材料LAB生产完成，并运输就位21高能物理大会2010衡月昆RPC进展•1600个裸室大部完成生产•在高能所进行组装与测试22高能物理大会2010衡月昆EfficiencySCR(Hz/cm2)Current(uA/m2)RPCbarech.95.46%0.1782.711电子学进展•单机箱测试OK，可用于dryrun23高能物理大会2010衡月昆•Electronicsubsystemfor1ADwassetupatIHEPinOct.•Consistsof12FEEs+1LTB+1FANOUT+1PPC•8hours*7daysagingdone•Testsdone–CBLTfunctiontest–FEEself-test–Differenttriggermodeweretested•ESUM、nPMT、periodical24FEESpecificationsforPMTQuantitySpecificationChargedynamicrange0–1800pCFineRange0–160pC(100pe@PMTgain2E7)Coarserange160–1800p.CShapingwidth325nsdownto1%Peakerror4%@40MSPSADCbitresolution10%@1.6pCADCBits12bitsforfinerange12bitsforcoarserangeADCSamplingrate40MSPSDisc.threshold0.25p.e.(programmableeachchnl.)Timerange0–500nsTimebin1.5625nsTimingPrecision(RMS)1nsMulti-hitseparationYesMulti-hitresolution25ns高能物理大会2010衡月昆25ChargeandtimemeasuretestTimeResolution0.00.20.40.60.81.00123456789101112131415channelTimeresolution(ns)0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.20161116channelnoisecharge(pC)Noisechargetimeresolution:0.78nsDynamicrange160pC(100p.e.)1800pC(9000p.e.)高能物理大会2010衡月昆26ChargemeasurementFinerangeADCpedestalFinerangeADCRMS1.61count高能物理大会2010衡月昆MeanofpedestalRMSofpedestal1.61ADCcount~0.037p.e.(1p.e.=44ADCcount)27Onsiteelectronicsystem•AsrequestbyPMTgroup,onesystemissetupinSAB•CrateInstallation–VMEcrate1PPC+3FEEs+1LTB+1FanOut–mainlyforPMTtesting–DecouplerBox(192channels)–CAENHVunit–Converterboard(forexternaltrigger)•PowerPChardwareandsoftwareconfiguration•Onlineconsoletorundaqsoftware高能物理大会2010衡月昆28FADCboard•Requirements–8channel,1Gsps/ch–Local/externalclock–Self/externaltrigger–ExtendedRAM–On-lineconfiguration–VME/USBreadoutPerformanceNoise(baselinefluctuate):0.42LSBENOB:7.07bits(Fin=31.25MHz,Fs=1GHz)Nonlinearity(INL):0.26%Reconstructedwaveform(62.5MHzSine)ch1ch2ch3ch4ch5ch6ch7ch8FADC1FADC2FADC3FADC4FPGA1Receivedata,process&storeFPGA2Receivedata,process&storeFPGA3Control&Package&readoutlocalclockexternalclock1GclockgenerationexternaltriggerGPSflagVMEBUSOn-lineconfig.U