Seryum katkılı LaBr3(Ce) dedektörünün Monte Carlo simülasyonları ile tasarlanması ve geliştirilen dedektörün numen deneyi ölçümlerinde kullanılması

Abstract

Bu tez çalısması kapsamında Italya INFN-LNS laboratuvarlarında devam etmekte olan NUclear Matrix Elements of Neutrinoless Double Beta Decay (NUMEN) projesinin bir sonraki asamasında kullanılmak üzere, bir gama kalorimetresinin Monte Carlo yöntemiyle çalısan Geant4 ile simülasyonları yapılmıstır. Bu gama kalorimetresi içinNUMENdeneyleri sırasında ısın-hedef etkilesmeleri ile ortaya çıkan yüksek gama ve nötron akısı altında çalısabilecek hızlı inorganik sintilatörler düsünülmektedir. Hızlı inorganik sintilatörler içinde en yüksek enerji çözünürlügüne sahip LaBr3(Ce), bu tez çalısmasının arastırma konusudur. Literatürde verilen %2.8'lik enerji çözünürlügü ile bu sintilatörün, ısın-hedef etkilesmelerinden kaynaklanan yüksek gama ve nötron akısı altında olusan ürünlerin uyarılmıs durumları arasındaki geçislerde ortaya çıkan gamaları tespit etmesi beklenmektedir. Isın-hedef etkilesmeleri sırasında birden fazla reaksiyon türü gerçeklesecek olsa da gözlenmek istenen ana reaksiyon çift yük degisimi (DCE) reaksiyonlarıdır. Simülasyonlar ile hem gama kalorimetresinin olası geometrileri arastırılmıs hem de çift yük degisimi reaksiyonlarının sahip olması gereken minimum tesir kesitleri hesaplanmıstır. Son tasarlanan gama kalorimetresine göre DCE reaksiyonlarının en yüksek arka plan seviyesinde, sahip olması gereken minimum tesir kesitlerin 1.69 - 1.91 nb aralıgında olması gerektigi bulunmustur. Gama kalorimetresi ile MAGNEX spektrometresinin odak düzlem dedektörünün birlikte çalıstıkları durumdaki performansları NUMEN projesinin basarısı için bir ölçüt olacaktır.