Particle reconstruction in large liquid scintillator detectors using charge and time signal modelization - the SNO+ Neutrino Physics Experiment

Resumo

Nesta tese elaboramos um modelo numérico para prever o tempo e carga de sinais em detectores de cintilador líquido de grande volume.

Descrevemos, em particular para SNO+, o fundamento físico da propagação de luz em tais detectores e combinamos essa descrição com a discretização das variáveis físicas usadas para descrever o modelo. Para implementar o modelo computacionalmente, várias optimizações, incluindo aproximações, são apresentadas e aplicadas ao algoritmo.

Os resultados em tempo e carga obtidos através deste modelo são comparados com resultados de referência obtidos com a simulação Monte Carlo usada na experiência SNO+, e os resultados são discutidos no que toca à sua compatibilidade com os de referência e quanto à sua capacidade para informar sobre ajustes do algoritmo de modelização ou para optimizar o código. Um algoritmo de reconstrução baseado numa função de verosimilhança é introduzido e adaptado tendo em conta as características dos resultados do modelo.

Finalmente, sumarizamos as vantagens e desvantagens do modelo numérico e propomos formas de as aproveitar e contornar, respectivamente. Discutimos também possibilidades de trabalho futuro na forma de melhorias ao modelo e ajustes aos parâmetros utilizados.

Esta tese foca-se no caso particular do detector SNO+, mas o modelo pode ser aplicado prontamente a outros detectores de cintilação de grande volume. Optimizações que dependam da simetria esférica do detector SNO+ não podem ser aplicadas directamente a outros detectores, mas em tais casos outras simetrias, frequentemente cúbicas, existem e os mesmos métodos podem ser aplicados.