Optimization of the JUNO liquid scintillator composition using a Daya Bay antineutrino detector

6533b7d7fe1ef96bd1268e5c

RESEARCH PRODUCT

Optimization of the JUNO liquid scintillator composition using a Daya Bay antineutrino detector

Daya Bay Juno Collaborations A. Abusleme T. Adam S. Ahmad S. Aiello M. Akram N. Ali F. P. An G. P. An Q. An G. Andronico N. Anfimov V. Antonelli T. Antoshkina B. Asavapibhop J. P. A. M. De André A. Babic A. B. Balantekin W. Baldini M. Baldoncini H. R. Band A. Barresi E. Baussan M. Bellato E. Bernieri D. Biare T. Birkenfeld M. Bishai S. Blin D. Blum S. Blyth C. Bordereau A. Brigatti R. Brugnera A. Budano P. Burgbacher M. Buscemi S. Bussino J. Busto I. Butorov A. Cabrera H. Cai X. Cai Y. K. Cai Z. Y. Cai A. Cammi A. Campeny C. Y. Cao G. F. Cao J. Cao R. Caruso C. Cerna I. Chakaberia J. F. Chang Y. Chang H. S. Chen P. A. Chen P. P. Chen S. M. Chen S. J. Chen X. R. Chen Y. W. Chen Y. X. Chen Y. Chen Z. Chen J. Cheng Y. P. Cheng Z. K. Cheng A. Chepurnov J. J. Cherwinka F. Chiarello D. Chiesa P. Chimenti M. C. Chu A. Chukanov A. Chuvashova . Clementi B. Clerbaux S. Conforti Di Lorenzo D. Corti S. Costa F. D. Corso J. P. Cummings O. Dalager C. De La Taille F. S. Deng J. W. Deng Z. Deng Z. Y. Deng W. Depnering M. Diaz X. F. Ding Y. Y. Ding B. Dirgantara S. Dmitrievsky M. V. Diwan T. Dohnal G. Donchenko J. M. Dong D. Dornic E. Doroshkevich J. Dove M. Dracos F. Druillole S. X. Du S. Dusini M. Dvorak D. A. Dwyer T. Enqvist H. Enzmann A. Fabbri L. Fajt D. H. Fan L. Fan C. Fang J. Fang A. Fatkina D. Fedoseev V. Fekete L. C. Feng Q. C. Feng G. Fiorentini R. Ford A. Formozov A. Fournier S. Franke J. P. Gallo H. N. Gan F. Gao A. Garfagnini A. Göttel C. Genster M. Giammarchi A. Giaz N. Giudice F. Giuliani M. Gonchar G. H. Gong H. Gong O. Gorchakov Y. Gornushkin M. Grassi C. Grewing M. Gromov V. Gromov M. H. Gu W. Q. Gu X. F. Gu Y. Gu M. Y. Guan N. Guardone M. Gul C. Guo J. Y. Guo L. Guo W. L. Guo X. H. Guo Y. H. Guo Z. Guo M. Haacke R. W. Hackenburg P. Hackspacher C. Hagner R. Han Y. Han S. Hans M. He W. He K. M. Heeger T. Heinz Y. K. Heng R. Herrera A. Higuera D. J. Hong Y. K. Hor S. J. Hou Y. B. Hsiung B. Z. Hu H. Hu J. R. Hu J. Hu S. Y. Hu T. Hu Z. J. Hu C. H. Huang G. H. Huang H. X. Huang Q. H. Huang W. H. Huang X. T. Huang Y. B. Huang P. Huber J. Q. Hui L. Huo W. J. Huo C. Huss S. Hussain A. Insolia A. Ioannisian D. Ioannisyan R. Isocrate D. E. Jaffe K. L. Jen X. L. Ji X. P. Ji X. Z. Ji H. H. Jia J. J. Jia S. Y. Jian D. Jiang X. S. Jiang R. Y. Jin X. P. Jing R. A. Johnson C. Jollet D. Jones J. Joutsenvaara S. Jungthawan L. Kalousis P. Kampmann L. Kang M. Karagounis N. Kazarian S. H. Kettell A. Khan W. Khan K. Khosonthongkee P. Kinz S. Kohn D. Korablev K. Kouzakov M. Kramer A. Krasnoperov S. Krokhaleva Z. Krumshteyn A. Kruth N. Kutovskiy P. Kuusiniemi B. Lachacinski T. Lachenmaier T. J. Langford J. Lee J. H. C. Lee F. Lefevre L. Lei R. Lei R. Leitner J. Leung C. Li D. M. Li F. Li F. Li H. T. Li H. L. Li J. Li J. J. Li J. Q. Li K. J. Li M. Z. Li N. Li N. Li Q. J. Li Q. J. Li R. H. Li S. C. Li S. F. Li S. J. Li T. Li T. Li W. D. Li W. G. Li X. M. Li X. N. Li X. L. Li X. Q. Li Y. Li Y. F. Li Z. B. Li Z. Y. Li H. Liang H. Liang J. J. Liang D. Liebau A. Limphirat S. Limpijumnong C. J. Lin G. L. Lin S. X. Lin T. Lin Y. H. Lin J. J. Ling J. M. Link I. Lippi L. Littenberg B. R. Littlejohn F. Liu H. Liu H. Liu H. B. Liu H. D. Liu H. J. Liu H. T. Liu J. C. Liu J. L. Liu M. Liu Q. Liu Q. Liu R. X. Liu S. Y. Liu S. B. Liu S. L. Liu X. W. Liu Y. Liu A. Lokhov P. Lombardi K. Loo S. Lorenz C. Lu C. Lu H. Q. Lu J. B. Lu J. G. Lu S. X. Lu X. X. Lu B. Lubsandorzhiev S. Lubsandorzhiev L. Ludhova K. B. Luk F. J. Luo G. Luo P. W. Luo S. Luo W. M. Luo V. Lyashuk Q. M. Ma S. Ma X. B. Ma X. Y. Ma Y. Q. Ma Y. Malyshkin F. Mantovani Y. J. Mao S. M. Mari F. Marini S. Marium C. Marshall C. Martellini G. Martin-chassard D. A. Martinez Caicedo A. Martini J. Martino D. Mayilyan K. T. Mcdonald R. D. Mckeown A. Müller G. Meng Y. Meng A. Meregaglia E. Meroni D. Meyhöfer M. Mezzetto J. Miller L. Miramonti S. Monforte P. Montini M. Montuschi N. Morozov P. Muralidharan J. Napolitano M. Nastasi D. V. Naumov E. Naumova I. Nemchenok A. Nikolaev F. P. Ning Z. Ning H. Nunokawa L. Oberauer J. P. Ochoa-ricoux A. Olshevskiy F. Ortica H. R. Pan A. Paoloni J. Park N. Parkalian S. Parmeggiano S. Patton T. Payupol V. Pec D. Pedretti Y. T. Pei N. Pelliccia A. G. Peng H. P. Peng J. C. Peng F. Perrot P. A. Petitjean L. F. Pineres Rico A. Popov P. Poussot W. Pratumwan E. Previtali C. S. J. Pun F. Z. Qi M. Qi S. Qian X. Qian X. H. Qian H. Qiao Z. H. Qin S. K. Qiu M. Rajput G. Ranucci N. Raper A. Re H. Rebber A. Rebii B. Ren J. Ren C. M. Reveco T. Rezinko B. Ricci M. Robens M. Roche N. Rodphai L. Rohwer A. Romani R. Rosero B. Roskovec C. Roth X. C. Ruan X. D. Ruan S. Rujirawat A. Rybnikov A. Sadovsky P. Saggese G. Salamanna A. Sangka N. Sanguansak U. Sawangwit J. Sawatzki F. Sawy M. Schever J. Schuler C. Schwab K. Schweizer D. Selivanov A. Selyunin A. Serafini G. Settanta M. Settimo M. Shahzad G. Shi J. Y. Shi Y. J. Shi V. Shutov A. Sidorenkov F. Simkovic C. Sirignano J. Siripak M. Sisti M. Slupecki M. Smirnov O. Smirnov T. Sogo-bezerra J. Songwadhana B. Soonthornthum A. Sotnikov O. Sramek W. Sreethawong A. Stahl L. Stanco K. Stankevich D. Stefanik H. Steiger H. Steiner J. Steinmann M. Stender V. Strati A. Studenikin G. X. Sun L. T. Sun J. L. Sun S. F. Sun X. L. Sun Y. J. Sun Y. Z. Sun N. Suwonjandee M. Szelezniak J. Tang Q. Tang Q. Tang X. Tang A. Tietzsch I. Tkachev T. Tmej K. Treskov G. Troni W. Trzaska W. -H. Tse C. E. Tull C. Tuve S. Van Waasen J. Vanden Boom N. Vassilopoulos V. Vedin G. Verde M. Vialkov B. Viaud B. Viren C. Volpe V. Vorobel L. Votano P. Walker C. Wang C. H. Wang E. Wang G. L. Wang J. Wang J. Wang K. Y. Wang L. Wang M. F. Wang M. Wang M. Wang N. Y. Wang R. G. Wang S. G. Wang W. Wang W. Wang W. S. Wang X. Wang X. Y. Wang Y. Wang Y. Wang Y. Wang Y. F. Wang Y. G. Wang Y. M. Wang Y. Q. Wang Z. Wang Z. Wang Z. M. Wang Z. Y. Wang A. Watcharangkool H. Y. Wei L. H. Wei W. Wei Y. D. Wei L. J. Wen K. Whisnant C. G. White C. Wiebusch S. C. F. Wong H. L. H. Wong B. Wonsak E. Worcester C. H. Wu D. R. Wu F. L. Wu Q. Wu W. J. Wu Z. Wu M. Wurm J. Wurtz C. Wysotzki Y. F. Xi D. M. Xia Y. G. Xie Z. Q. Xie Z. Z. Xing D. L. Xu F. R. Xu H. K. Xu J. L. Xu J. Xu M. H. Xu T. Xu Y. Xu Y. Xu T. Xue B. J. Yan X. B. Yan Y. P. Yan A. B. Yang C. G. Yang H. Yang J. Yang L. Yang X. Y. Yang Y. F. Yang Y. Z. Yang H. F. Yao Z. Yasin J. X. Ye M. Ye U. Yegin M. Yeh F. Yermia P. H. Yi Z. Y. You B. L. Young B. X. Yu C. X. Yu C. Y. Yu H. Z. Yu M. Yu X. H. Yu Z. Y. Yu C. Z. Yuan Y. Yuan Z. X. Yuan Z. Y. Yuan B. B. Yue N. Zafar A. Zambanini P. Zeng S. Zeng T. X. Zeng Y. D. Zeng L. Zhan C. Zhang F. Y. Zhang G. Q. Zhang H. H. Zhang H. Q. Zhang J. Zhang J. B. Zhang J. W. Zhang P. Zhang Q. M. Zhang T. Zhang X. M. Zhang X. T. Zhang Y. Zhang Y. H. Zhang Y. M. Zhang Y. P. Zhang Y. X. Zhang Y. Y. Zhang Y. Y. Zhang Z. J. Zhang Z. P. Zhang Z. Y. Zhang Z. Y. Zhang F. Y. Zhao J. Zhao R. Zhao S. J. Zhao T. C. Zhao D. Q. Zheng H. Zheng M. S. Zheng Y. H. Zheng W. R. Zhong J. Zhou L. Zhou N. Zhou S. Zhou X. Zhou J. Zhu K. J. Zhu H. L. Zhuang L. Zong J. H. Zou

subject

organic compounds: admixture Nuclear and High Energy Physics Physics - Instrumentation and Detectors Liquid scintillator scintillation counter: liquid Analytical chemistry FOS: Physical sciences model: optical Scintillator Wavelength shifter antineutrino: detector 01 natural sciences NO High Energy Physics - Experiment wavelength shifter High Energy Physics - Experiment (hep-ex)PE2_2 Daya Bay Neutrino 0103 physical sciences fluorine: admixture [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex]ddc:530 neutrino oscillation [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det]010306 general physics Instrumentation Jiangmen Underground Neutrino Observatory Physics JUNO 010308 nuclear & particles physics Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale Detector Light yield; Liquid scintillator; Neutrino Instrumentation and Detectors (physics.ins-det)Yield (chemistry)Scintillation counter Composition (visual arts)photon: yield Neutrino Light yield

description

To maximize the light yield of the liquid scintillator (LS) for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), a 20 t LS sample was produced in a pilot plant at Daya Bay. The optical properties of the new LS in various compositions were studied by replacing the gadolinium-loaded LS in one antineutrino detector. The concentrations of the fluor, PPO, and the wavelength shifter, bis-MSB, were increased in 12 steps from 0.5 g/L and <0.01 mg/L to 4 g/L and 13 mg/L, respectively. The numbers of total detected photoelectrons suggest that, with the optically purified solvent, the bis-MSB concentration does not need to be more than 4 mg/L. To bridge the one order of magnitude in the detector size difference between Daya Bay and JUNO, the Daya Bay data were used to tune the parameters of a newly developed optical model. Then, the model and tuned parameters were used in the JUNO simulation. This enabled to determine the optimal composition for the JUNO LS: purified solvent LAB with 2.5 g/L PPO, and 1 to 4 mg/L bis-MSB.

year	journal	country	edition	language
2021-02-01	Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164823