Egy új elektron-pozitron párspektrométer tesztelése az X17 anomália kutatásához

Abstract

Egy új elektron-pozitron párspektrométert fejlesztettek ki, amely hat részecsketeleszkópból áll, szoros geometriában elhelyezve, és teljes térszöge a 4pi térszög mintegy 20%-át teszi ki. Minden teleszkóp két réteg vékony, pozícióérzékeny szilíciumdetektorból, valamint egy nagyméretű plasztik szcintillátorból áll, amelyek az elektronok és pozitronok azonosítására és követésére, illetve kinetikus energiájuk mérésére szolgálnak. A spektrométer kalibrálását olyan kiválasztott magreakciókkal végeztem el [19F(p,alpha)16O, 7Li(p,gamma)8Be, 11B(p,gamma)12C], amelyek belső párkeltés révén elektron-pozitron párokat hoznak létre. A mérési eredményeket a geant4 programmal végzett Monte-Carlo szimulációkkal hasonlítottam össze. Az ATOMKI-ban az X17 anomália vizsgálatára korábban épített spektrométerekhez képest a kozmikus sugárzás által keltett háttér körülbelül 12-szeresére csökkent, míg a gamma-sugárzáshoz kapcsolódó háttér hozzávetőlegesen a felére csökkent a részecskekövetés bevezetésének köszönhetően.

A new electron–positron pair spectrometer was developed, consisting of six particle telescopes arranged in a close geometry, with a total solid angle coverage of approximately 20% of 4pi. Each telescope consists of two layers of thin, position-sensitive silicon detectors and a large plastic scintillator, which are used to identify and track electrons and positrons, as well as to measure their kinetic energies. The spectrometer was calibrated using selected nuclear reactions [19F(p,alpha)16O, 7Li(p,gamma)8Be, 11B(p,gamma)12C], which produce electron–positron pairs through internal pair creation. The experimental results were compared with Monte Carlo simulations performed with the geant4 program. Compared to the spectrometers previously constructed at ATOMKI for the investigation of the X17 anomaly, the background induced by cosmic rays was reduced by approximately a factor of 12, while the gamma-ray