1. Neutrino Physics with an Opaque Detector
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Cabrera, A., Abusleme, A., dos Anjos, J., Bezerra, T. J. C., Bongrand, M., Bourgeois, C., Breton, D., Buck, C., Busto, J., Calvo, E., Chauveau, E., Chen, M., Chimenti, P., Dal Corso, F., De Conto, G., Dusini, S., Fiorentini, G., Martins, C. Frigerio, Givaudan, A., Govoni, P., Gramlich, B., Grassi, M., Han, Y., Hartnell, J., Hugon, C., Jiménez, S., de Kerret, H., Le Nevé, A., Loaiza, P., Maalmi, J., Mantovani, F., Manzanillas, L., Marquet, C., Martino, J., Navas-Nicolás, D., Nunokawa, H., Obolensky, M., Ochoa-Ricoux, J. P., Ortona, G., Palomares, C., Pessina, F., Pin, A., Porter, J. C. C., Pravikoff, M. S., Roche, M., Roskovec, B., Roy, N., Santos, C., Schoppmann, S., Serafini, A., Simard, L., Sisti, M., Stanco, L., Strati, V., Stutzmann, J. -S., Suekane, F., Verdugo, A., Viaud, B., Volpe, C., Vrignon, C., Wagner, S., Yermia, F., AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (LAL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Neutrino de Champagne Ardenne (LNCA - UMS 3263), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Aix Marseille Université (AMU), Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LiquidO, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Cabrera, A, Abusleme, A, dos Anjos, J, Bezerra, T, Bongrand, M, Bourgeois, C, Breton, D, Buck, C, Busto, J, Calvo, E, Chauveau, E, Chen, M, Chimenti, P, Dal Corso, F, De Conto, G, Dusini, S, Fiorentini, G, Martins, C, Givaudan, A, Govoni, P, Gramlich, B, Grassi, M, Han, Y, Hartnell, J, Hugon, C, Jiménez, S, de Kerret, H, Le Nevé, A, Loaiza, P, Maalmi, J, Mantovani, F, Manzanillas, L, Marquet, C, Martino, J, Navas-Nicolás, D, Nunokawa, H, Obolensky, M, Ochoa-Ricoux, J, Ortona, G, Palomares, C, Pessina, F, Pin, A, Porter, J, Pravikoff, M, Roche, M, Roskovec, B, Roy, N, Santos, C, Schoppmann, S, Serafini, A, Simard, L, Sisti, M, Stanco, L, Strati, V, Stutzmann, J, Suekane, F, Verdugo, A, Viaud, B, Volpe, C, Vrignon, C, Wagner, S, Yermia, F, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
- Subjects
detector: technology ,Physics - Instrumentation and Detectors ,Physics::Instrumentation and Detectors ,QC1-999 ,scintillation counter: liquid ,General Physics and Astronomy ,FOS: Physical sciences ,Astrophysics ,01 natural sciences ,High Energy Physics - Experiment ,010305 fluids & plasmas ,NO ,High Energy Physics - Experiment (hep-ex) ,0103 physical sciences ,[PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex] ,Neutrino Physics ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,010306 general physics ,detector: design ,transparency ,Physics ,Instrumentation and Detectors (physics.ins-det) ,QB460-466 ,Scintillation detector ,neutrino: detector ,High Energy Physics::Experiment - Abstract
In 1956 Reines & Cowan discovered the neutrino using a liquid scintillator detector. The neutrinos interacted with the scintillator, producing light that propagated across transparent volumes to surrounding photo-sensors. This approach has remained one of the most widespread and successful neutrino detection technologies used since. This article introduces a concept that breaks with the conventional paradigm of transparency by confining and collecting light near its creation point with an opaque scintillator and a dense array of optical fibres. This technique, called LiquidO, can provide high-resolution imaging to enable efficient identification of individual particles event-by-event. A natural affinity for adding dopants at high concentrations is provided by the use of an opaque medium. With these and other capabilities, the potential of our detector concept to unlock opportunities in neutrino physics is presented here, alongside the results of the first experimental validation., 9 pages, 4 figures
- Published
- 2019
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