Mestrado em Física

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Navegando Mestrado em Física por Orientador(a) "Valdiviesso, Gustavo Do Amaral"

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Calibração de um detector de nêutrons no âmbito do experimento SBND
    (Universidade Federal de Alfenas, 2021-04-28) Campanelli, Wallison Luiz Anicézio; Valdiviesso, Gustavo Do Amaral; Machado, Ana Amelia Bergamini; Gardim, Fernando Gonçalves
    Este trabalho refere-se à descrição e calibração de um detector de cintilação cuja finalidade é caracterizar o background produzido por nêutrons, induzidos por um feixe de neutrinos, no experimento Short-Baseline Near Detector (SBND). O SBND é parte integrante do programa Short-Baseline Neutrino (SBN), localizado no Fermilab (EUA), tendo como principais objetivos servir de base de comparação para os outros dois detectores de SBN e, de forma independente, estudar a seção de choque neutrino-argônio com precisão sem precedentes. A acurácia na identificação de neutrinos depende fundamentalmente da identificação de interações espúrias, o chamado ruído de fundo, ou background. O próprio feixe de neutrinos induz um background quando estes interagem com a rocha e o concreto imediatamente antes do detector, inserindo nêutrons que podem ser equivocadamente identificados como se fossem o resultado de uma interação com o alvo (argônio líquido). Para auxiliar na caracterização deste fundo de nêutrons, um detector móvel foi construído e tomou medidas no interior do prédio onde o SBND está sendo instalado. A calibração deste detector é fundamental para a caracterização destes nêutrons, principalmente seu espectro de energias. A calibração deve ser feita com base em medidas previamente estabelecidas com três fontes emissoras de gamas, 22-Na, 137-Cs e 252-Cf, esta última também emitindo nêutrons. Estas fontes apresentam linhas espectrais conhecidas, que permitem a calibração. Para fins desta dissertação, apresenta-se a técnica de calibração via identificação do limiar-de-Compton (Compton edge), partindo dos dados brutos provenientes da aquisição eletrônica, culminando na carga média dos gamas do 137-Cs e 22-Na. Em relação ao 252-Cf foi aplicado uma discriminação de forma de pulso, com o intuito de separar nêutrons dos gamas. Por fim, todos os dados das fontes foram avaliados para verificar se podem ser utilizados na calibração, se sim, a calibração pode futuramente ser utilizada para caracterizar nêutrons de fundo proveniente das interações do feixe de neutrinos.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Inferência bayesiana na determinação do ângulo de mistura θ13, no experimento Double Chooz
    (Universidade Federal de Alfenas, 2016-04-14) Fernandes, Marllos Eustáquio Fonseca; Valdiviesso, Gustavo Do Amaral; Gardim, Fernando Gonçalves; Holanda, Pedro Cunha De
    O Experimento Double Chooz, como outros experimentos, utilizam detectores baseados na identificação de reações beta inversas. O nêutron e o pósitron gerados por tais reações geram radiação que são capturadas por fotomultiplicadoras o que permite recompor a energia do neutrino que desencadeou todo o processo. Desse modo é possível obter o espectro de energia dos neutrinos provenientes do reator. O mesmo espectro pode ser previsto com base em modelos de reações termonucleares que ocorrem no reator. A comparação desses dois espectros permite identificar a existência das oscilações de sabores dos neutrinos, além de podermos quantificar o principal parâmetro dessa oscilação, que é o ângulo de mistura θ13. Entretanto, existem processos físicos, como radioatividade natural presente no meio circuncidante, que geram sinais que não podem ser distinguidos dos sinais gerados por neutrinos. Esses processos físicos produzem backgrounds que precisam ser descontados na identificação dos neutrinos. Em nosso trabalho, é utilizada a análise bayesiana para inferir o ângulo de mistura θ13, levando-se em conta todos esses backgrounds. A característica diferenciada da análise bayesiana é a possibilidade de utilizar distribuições de probabilidades definidas com base na percepção subjetiva do pesquisador e nos dados previamente estabelecidos a respeito do objeto de estudo.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Neutrino interaction and detection in the SBND experiment.
    (Universidade Federal de Alfenas, 2018-10-11) Santos, Marcos Vinicius Dos; Valdiviesso, Gustavo Do Amaral; Gardim, Fernando Gonçalves; Moura Junior, Célio Adrega De
    The neutrino flavor oscillation phenomena is a conclusive proof of neutrino masses and can be described by a well established and tested quantum model. However, a non-completed part of this history lives in short-baseline experiments, due to LSND and MiniBooNE anomalies, with a possible fourth neutrino, heavier and devoid of flavor, therefore does not interact even weakly. SBN is a scientific program able to solve this short oscillation problem, using a high level of detection resolution, the LArTPC technology in three detectors, being the nearest from the source, SBND, the experiment with potential to make most precise measurement neutrino-argon cross section. Thus, this study is concentrated in understand neutrino interaction, in order to apply it in the SBND detection context. To achieve this goal, the scattering was used in a cross section calculation, where results showed the charged current process is not expected, given the energy threshold 11 GeV, out of the SBN beam spectrum, while the neutral current scattering is allowed, but with a very low rate, due to the total cross section magnitude to be , for energies GeV, that, compared to demonstrated neutrino-nucleus cross section at this energy range (), is really small, so play a non-insignificant, but secondary hole in the experiment. After this overview, the simulation process with LArSoft was escribed and a sample of simulated data was used to show some physical expectations with truth information and at the end, detector simulation, which provides a more realistic response, allowing not only to test the current reconstruction algorithms, but also a particle identification tool. The development of the last one was part of the analysis, based in simple assumptions, such as track length and loss energy along space () described by Bethe-Bloch equation, in a try of select muons, pions and protons in CC 0 and 1 in the final state channels. The results in general were positive, with efficiency in the case of all particles and individually in the muon and proton case, whose efficiency was , but the pion efficiency was very low () and an hypothesis could be the presence of other particles do not considered or even the low number of assumptions to the algorithm making, that will need more detailed study for future works.
    O fenômeno de oscilação de sabor de neutrinos é uma prova conclusiva da existência de sua massa e pode ser descrito por um bem estabelecido e testado modelo quântico. Contudo, uma parte incompleta dessa história vive em experimentos com curta baseline, devido uma anomalia medida nos experimentos LSND e MiniBooNE, com a possibilidade de um quarto neutrino, mais pesado e desprovido de sabor, portanto não interage nem fracamente. SBN é um programa científico capaz de resolver esse problema relacionado a curtas oscilações, usando um alto nível de resolução de detecção, a tecnologia LArTPC em três detectores, sendo o mais próximo da fonte, SBND, o experimento com potencial para fazer a mais precisa medição de seção de choque neutrino-argônio. Assim, este estudo está concentrado em entender a interação de neutrinos, de modo a aplicar esse conhecimento no contexto do experimento SBND. Para atingir esse objetivo, o espalhamento foi usado para um cálculo de seção de choque, onde os resultados mostraram que o processo que envolve corrente carregada não é esperado, dada a energia mínima para esse fenômeno ser 11 GeV, fora do espectro de SBN, enquanto o espalhamento via corrente neutra é permitido, Mas com uma taxa de interações muito baixa, devido a seção de choque total ser da ordem de , para energias GeV, que, comparado com a seção de choque neutrino-núcleo nessa faixa de energia (), é realmente pequena, então não desempenha um papel insignificante no experimento, mas que de qualquer forma é secundário. Após essa revisão do fenômeno de espalhamento, o processo de simulação com LArSoft foi descrito e uma amostra de dados simulados foi utilizada para mostrar alguns resultados físicos com informação truth e por fim, a simulação do detector, que propicia respostas mais realísticas das interações de neutrinos, permitindo não apenas testar os algoritmos de reconstrução atuais, mas também uma ferramenta de identificação de partículas. O desenvolvimento desta última foi parte da análise, baseada em simples considerações, tal como o comprimento do track e energia perdida ao longo do espaço () descrita pela equação de Bethe-Bloch, em uma tentativa de selecionar múons, píons e prótons no canal CC 0 e 1 _± no estado final. Os resultados em geral foram positivos, com eficiência de considerando todas as particulas e individualmente no caso do múon e do próton, no qual a eficiência foi de , porém a eficiência para identificação de píons foi muito baixa () e uma hipótese para essa disparidade é a presença de outras partículas não consideradas ou até mesmo o baixo número de considerações para a construção do algoritmo de seleção, demandando um maior nível de detalhamento em trabalhos futuros.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Neutrinos de Supernovas
    (Universidade Federal de Alfenas, 2016-11-01) Quintino, Lucas Oliveira; Valdiviesso, Gustavo Do Amaral; Melo, Cássius Anderson Miquele De; Gardim, Fernando Gonçalves
    Neste trabalho, faremos uma revisão bibliográfica com o objetivo de estudar e compreender algumas das informações que os neutrinos provenientes de Supernovas fornecem. Tais partículas são peças fundamentais para o entendimento do cenário catastrófico e turbulento presente neste fenômeno gigantesco de explosão. Para atingir tais objetivos, é fundamental estudar as características, os tipos e a dinâmica de explosão de Supernovas. Assim, com o conhecimento sobre oscilação de neutrinos, seremos capazes de identificar o papel que os neutrinos de Supernova desempenham na reconstrução dos seus respectivos fluxos.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    The SBND photon detection system assembly and installation
    (Universidade Federal de Alfenas, 2024-05-22) Gatti, Heriques Frandini; Valdiviesso, Gustavo Do Amaral; Bezerra, Anibal Thiago; Basque, Vincent
    Developed under the focus of advancements in experiments contributing to the understanding of Neutrinos, which are one of the least well-known types of particles in the standard model. The Short-Baseline Near Detector (SBND) is one of three Liquid Argon Time Projection Chamber (LArTPC) neutrino detectors positioned along the axis of the Booster Neutrino Beam (BNB) at Fermilab. This detector is equipped with a powerful and innovative Photon Detection System (PDS) designed as a hybrid concept combining a primary system of 120 photomultiplier tubes and a secondary system of 192 X-ARAPUCA devices, all of which are located behind the anode plane. Owing to its complexity, the installation of this system was compelled to satisfy rigorous criteria of quality starting from the construction of the X-ARAPUCA devices, going through all the assemblies and installation procedures, and finishing with the cabling. The work was carried out following many steps, each of which was compelled to fulfill safety, cleanliness, and lightproof requirements (as many of the its devices are sensitive to UV and blue light), and ended successfully, accomplishing the delivery of the system ready for the next steps of detector construction.
    Desenvolvido com foco em avanços em experimentos que contribuem para a compreensão dos neutrinos, que são um dos tipos de partículas menos conhecidos no Modelo Padrão. O Short-Baseline Near Detector (SBND) é um dos três detectores de neutrinos de Câmara de Projeção Temporal de Argônio Líquido (Liquid Argon Time Projection Chamber - LArTPC) posicionados ao longo do feixe do Booster Neutrino Beam (BNB) no Fermilab. Este detector é equipado com um Sistema de Detecção de Fótons (Photon Detection System - PDS) poderoso e inovador projetado como um conceito híbrido que combina um sistema primário de 120 tubos fotomultiplicadores e um sistema secundário de 192 dispositivos X-ARAPUCA, todos localizados atrás do plano do anodo. Devido à sua complexidade, a instalação deste sistema foi compelida a satisfazer critérios rigorosos de qualidade, começando pela construção dos dispositivos X-ARAPUCA, passando por todas as etapas de montagem e procedimentos de instalação, e terminando com o cabeamento. O trabalho foi realizado seguindo muitas etapas, cada uma das quais foi compelida a cumprir requisitos de segurança, limpeza e proteção contra luz (Uma vez que muitos componentes são sensíveis a luz UV e azul), e terminou com sucesso, alcançando a entrega do sistema pronto para as próximas etapas da construção do detector.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Validação do modelo geométrico computacional do Experimento Neutrinos Angra
    (Universidade Federal de Alfenas, 2017-09-08) Ribeiro, Marcelo Assis De Faria; Valdiviesso, Gustavo Do Amaral; Gardim, Fernando Gonçalves; Anjos, João Carlos Costa Dos
    Em 1977, Mikaelyan propôs que a taxa de detecção de antineutrinos do reator de uma usina nuclear daria uma medida da energia produzida pelo reator, devido a proporcionalidade entre o número de antineutrinos e o número de fissões. Mostrou também que a forma do espectro destas partículas poderia fornecer informações sobre a composição isotópica no combustívelnuclear durante sua queima. Esta descoberta elevou o neutrino do status de “partícula fantasma” para a condição de “pedra angular” na física de partículas. Estudos relacionados ao neutrino estão na vanguarda tecnológica especialmente quando se trata de salvaguardas nucleares – tema que atende aos propósitos do programa da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) de desenvolvimento de novas técnicas para controle da não-proliferação de armas nucleares. O Experimento Neutrinos Angra apresenta a particularidade de ser uma experiência realizada em um container colocado fora do edifício do reator, na superfície, com o detector Cherenkov de antineutrinos à base de água dopada com gadolínio sujeito ao ruído de raios cósmicos existentes ao nível do mar. Neste trabalho, realizamos uma simulação computacional para verificar as possibilidades de subtrair esses ruídos, com a menor perda de informação possível e extrair o sinal de antineutrinos, monitorando assim o funcionamento do reator. Também será realizada a atualização do modelo geométrico computacional do detector, bem como a simulação para validar esta nova geometria.