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Large-scale organic liquid scintillator detectors are highly efficient in the detection of MeV-scale electron antineutrinos. These signal events can be detected through inverse beta decay on protons, which produce a positron accompanied by a neutron. A noteworthy background for antineutrinos coming from nuclear power reactors and from the depths of the Earth (geoneutrinos) is generated by (α,n) reactions. In organic liquid scintillator detectors, α particles emitted from intrinsic contaminants such as 238U, 232Th, and 210Pb/210Po, can be captured on 13C nuclei, followed by the emission of a MeV-scale neutron. Three distinct interaction mechanisms can produce prompt energy depositions preceding the delayed neutron capture, leading to a pair of events correlated in space and time within the detector. Thus, (α,n) reactions represent an indistinguishable background in liquid scintillator-based antineutrino detectors, where their expected rate and energy spectrum are typically evaluated via Monte Carlo simulations. This work presents results from the open-source SaG4n software, used to calculate the expected energy depositions from the neutron and any associated de-excitation products. Also simulated is a detailed detector response to these interactions, using a dedicated Geant4-based simulation software from the JUNO experiment. An expected measurable 13C(α,n)16O event rate and reconstructed prompt energy spectrum with associated uncertainties, are presented in the context of JUNO, however, the methods and results are applicable and relevant to other organic liquid scintillator neutrino detectors.
Zou, J., Zong, L., Zhuang, H., Zhuang, B., Zhu, Z., Zhu, K., et al. (2025). Simulation of the background from 13C(α,n)16O reaction in the JUNO scintillator. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS, 85(9) [10.1140/epjc/s10052-025-14333-4].
Simulation of the background from 13C(α,n)16O reaction in the JUNO scintillator
Large-scale organic liquid scintillator detectors are highly efficient in the detection of MeV-scale electron antineutrinos. These signal events can be detected through inverse beta decay on protons, which produce a positron accompanied by a neutron. A noteworthy background for antineutrinos coming from nuclear power reactors and from the depths of the Earth (geoneutrinos) is generated by (α,n) reactions. In organic liquid scintillator detectors, α particles emitted from intrinsic contaminants such as 238U, 232Th, and 210Pb/210Po, can be captured on 13C nuclei, followed by the emission of a MeV-scale neutron. Three distinct interaction mechanisms can produce prompt energy depositions preceding the delayed neutron capture, leading to a pair of events correlated in space and time within the detector. Thus, (α,n) reactions represent an indistinguishable background in liquid scintillator-based antineutrino detectors, where their expected rate and energy spectrum are typically evaluated via Monte Carlo simulations. This work presents results from the open-source SaG4n software, used to calculate the expected energy depositions from the neutron and any associated de-excitation products. Also simulated is a detailed detector response to these interactions, using a dedicated Geant4-based simulation software from the JUNO experiment. An expected measurable 13C(α,n)16O event rate and reconstructed prompt energy spectrum with associated uncertainties, are presented in the context of JUNO, however, the methods and results are applicable and relevant to other organic liquid scintillator neutrino detectors.
Zou, J., Zong, L., Zhuang, H., Zhuang, B., Zhu, Z., Zhu, K., et al. (2025). Simulation of the background from 13C(α,n)16O reaction in the JUNO scintillator. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS, 85(9) [10.1140/epjc/s10052-025-14333-4].
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10281/575401
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 598/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.