论文标题

深地下中微子实验(沙丘),远景技术设计报告,第四卷:远探测器单相技术

Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), Far Detector Technical Design Report, Volume IV: Far Detector Single-phase Technology

论文作者

Abi, B., Acciarri, R., Acero, Mario A., Adamov, G., Adams, D., Adinolfi, M., Ahmad, Z., Ahmed, J., Alion, T., Monsalve, S. Alonso, Alt, C., Anderson, J., Andreopoulos, C., Andrews, M. P., Andrianala, F., Andringa, S., Ankowski, A., Anthony, J., Antonova, M., Antusch, S., Fernandez, A. Aranda, Ariga, A., Arnold, L. O., Arroyave, M. A., Asaadi, J., Aurisano, A., Aushev, V., Autiero, D., Azfar, F., Back, H., Back, J. J., Backhouse, C., Baesso, P., Bagby, L., Bajou, R., Balasubramanian, S., Baldi, P., Bambah, B., Barao, F., Barenboim, G., Barker, G. J., Barkhouse, W., Barnes, C., Barr, G., Monarca, J. Barranco, Barros, N., Barrow, J. L., Bashyal, A., Basque, V., Bay, F., Alba, J. L. Bazo, Beacom, J. F., Bechetoille, E., Behera, B., Bellantoni, L., Bellettini, G., Bellini, V., Beltramello, O., Belver, D., Benekos, N., Neves, F. Bento, Berger, J., Berkman, S., Bernardini, P., Berner, R. 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A., Kothekar, K., Krennrich, F., Kreslo, I., Kudenko, Y., Kudryavtsev, V. A., Kulagin, S., Kumar, J., Kumar, R., Kuruppu, C., Kus, V., Kutter, T., Lambert, A., Lande, K., Lane, C. E., Lang, K., Langford, T., Lasorak, P., Last, D., Lastoria, C., Laundrie, A., Lawrence, A., Lazanu, I., LaZur, R., Le, T., Learned, J., LeBrun, P., Miotto, G. Lehmann, Lehnert, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Leitner, M., Leyton, M., Li, L., Li, S., Li, S. W., Li, T., Li, Y., Liao, H., Lin, C. S., Lin, S., Lister, A., Littlejohn, B. R., Liu, J., Lockwitz, S., Loew, T., Lokajicek, M., Lomidze, I., Long, K., Loo, K., Lorca, D., Lord, T., LoSecco, J. M., Louis, W. C., Luk, K. B., Luo, X., Lurkin, N., Lux, T., Luzio, V. P., MacFarland, D., Machado, A. A., Machado, P., Macias, C. T., Macier, J. R., Maddalena, A., Madigan, P., Magill, S., Mahn, K., Maio, A., Maloney, J. A., Mandrioli, G., Maneira, J., Manenti, L., Manly, S., Mann, A., Manolopoulos, K., Plata, M. 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R., Sharma, R., Shaw, T., Shepherd-Themistocleous, C., Shin, S., Shooltz, D., Shrock, R., Simard, L., Simos, N., Sinclair, J., Sinev, G., Singh, J., Singh, J., Sipos, R., Sippach, F. W., Sirri, G., Sitraka, A., Siyeon, K., Smargianaki, D., Smith, A., Smith, A., Smith, E., Smith, P., Smolik, J., Smy, M., Snopok, P., Nunes, M. Soares, Sobel, H., Soderberg, M., Salinas, C. J. Solano, Soldner-Rembold, S., Solomey, N., Solovov, V., Sondheim, W. E., Sorel, M., Soto-Oton, J., Sousa, A., Soustruznik, K., Spagliardi, F., Spanu, M., Spitz, J., Spooner, N. J., Spurgeon, K., Staley, R., Stancari, M., Stanco, L., Steiner, H. M., Stewart, J., Stillwell, B., Stock, J., Stocker, F., Stokes, T., Strait, M., Strauss, T., Striganov, S., Stuart, A., Summers, D., Surdo, A., Susic, V., Suter, L., Sutera, C. M., Svoboda, R., Szczerbinska, B., Szelc, A., Talaga, R., Tanaka, H. A., Oregui, B. Tapia, Tapper, A., Tariq, S., Tatar, E., Tayloe, R., Teklu, A. M., Tenti, M., Terao, K., Ternes, C. 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H., Whittington, D., Wilking, M. J., Wilkinson, C., Williams, Z., Wilson, F., Wilson, R. J., Wolcott, J., Wongjirad, T., Wood, K., Wood, L., Worcester, E., Worcester, M., Wret, C., Wu, W., Wu, W., Xiao, Y., Yang, G., Yang, T., Yershov, N., Yonehara, K., Young, T., Yu, B., Yu, J., Zalesak, J., Zambelli, L., Zamorano, B., Zani, A., Zazueta, L., Zeller, G. P., Zennamo, J., Zeug, K., Zhang, C., Zhao, M., Zhivun, E., Zhu, G., Zimmerman, E. D., Zito, M., Zucchelli, S., Zuklin, J., Zutshi, V., Zwaska, R.

论文摘要

早期宇宙中物质比反物质的优势,产生了生命所需的沉重元素的超新星的动力学,以及质子最终是否腐烂 - 这些在粒子物理学和天体物理学的最前沿的谜团是了解我们宇宙早期演变的关键,这是我们宇宙的早期演变,即现状,最终的污染物。沙丘是一项国际世界一流的实验,致力于解决这些问题,因为它寻找麻血性荷蛋白的对称性违规,准备捕获超新星中微子爆发,并旨在将核子衰变视为标准模型基础理论的宏伟统一理论的签名。 实现Dune物理学计划的核心是一个遥远的检测器,它结合了稀有事件搜索所需的许多数十亿个基准质量,并在其成像这些事件的能力上,可以在许多背景中识别物理学特征。在单相液体氩时间预测室(LARTPC)技术中,电离电荷在电场向垂直阳极的影响下水平漂移在液体氩气中,并以细粒度读出它们。光子检测系统补充了TPC,直接增强了所有三个沙丘物理驱动因素的物理能力,并为进一步的物理探索打开了前景。 Dune FAR探测器技术设计报告(TDR)描述了Dune物理计划和单相和双相的Dune Liquid Argon TPC远检测器模块的技术设计。第四卷概述了单相LARTPC的基本操作原理,然后介绍了Dune实施的描述。详细描述了每个子系统,将高级设计要求和决策与沙丘的重要物理目标联系起来。

The preponderance of matter over antimatter in the early universe, the dynamics of the supernovae that produced the heavy elements necessary for life, and whether protons eventually decay -- these mysteries at the forefront of particle physics and astrophysics are key to understanding the early evolution of our universe, its current state, and its eventual fate. DUNE is an international world-class experiment dedicated to addressing these questions as it searches for leptonic charge-parity symmetry violation, stands ready to capture supernova neutrino bursts, and seeks to observe nucleon decay as a signature of a grand unified theory underlying the standard model. Central to achieving DUNE's physics program is a far detector that combines the many tens-of-kiloton fiducial mass necessary for rare event searches with sub-centimeter spatial resolution in its ability to image those events, allowing identification of the physics signatures among the numerous backgrounds. In the single-phase liquid argon time-projection chamber (LArTPC) technology, ionization charges drift horizontally in the liquid argon under the influence of an electric field towards a vertical anode, where they are read out with fine granularity. A photon detection system supplements the TPC, directly enhancing physics capabilities for all three DUNE physics drivers and opening up prospects for further physics explorations. The DUNE far detector technical design report (TDR) describes the DUNE physics program and the technical designs of the single- and dual-phase DUNE liquid argon TPC far detector modules. Volume IV presents an overview of the basic operating principles of a single-phase LArTPC, followed by a description of the DUNE implementation. Each of the subsystems is described in detail, connecting the high-level design requirements and decisions to the overriding physics goals of DUNE.

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