KIP-Veröffentlichungen

SHADOWS ist ein kürzlich vorgeschlagenes Beam–Dump–Experiment. Es ist für die Suche nach sogenannten feebly interacting particles (FIPs) im MeV bis GeV Bereich ausgelegt, wobei es den 400 GeV Protonenstrahl des SPS am CERN verwendet. FIPs sind eine weit gefasste Klasse hypothetischer Teilchen mit extrem unterdrückter Kopplung an das Standardmodell, welche Phänomene wie Dunkle Materie erklären könnten. Um eine hinreichende statistische Genauigkeit zu erreichen, ist eine starke Reduktion des Untergrundes notwendig. Dies erfolgt durch die Off–Axis–Positionierung des Detektors und ein Magnetsystem zur Ablenkung von Myonen. Die Abschätzung der verbliebenen inelastischen Wechselwirkungen von Myonen mit dem umliegenden Material ist Thema dieser Arbeit. Zu diesem Zweck werden die Daten von Monte Carlo–Simulationen mit zwei verschiedenen Generatoren ausgewertet und verglichen. Dies beinhaltet verschiedene Anforderungen an die entstehenden Produkte, sodass diese von FIP–Signalen im Detektor nicht zu unterscheiden sind. Der inelastische Myonenhintergrund über die Laufzeit von SHADOWS von vier Jahren wurde auf weniger als 2, 45 · 10⁻² Ereignisse für vollständig rekonstruierte, und 3, 20 · 10⁻¹ Ereignisse für teilweise rekonstruierte Vertices bestimmt. Des Weiteren wurde eine akzeptable Übereinstimmung zwischen den beiden Datensätzen gefunden.

The recently proposed SHADOWS experiment is designed to search for feebly interacting particles (FIPs) in the MeV to GeV range. It utilises the interaction of a 400 GeV proton beam delivered by the SPS at CERN with a beam dump, creating a variety of particles. These may include FIPs, a broad class of hypothetical particles with extremely suppressed couplings to Standard Model particles, which could explain phenomena such as Dark Matter. To reach an adequate statistical accuracy, the background has to be greatly reduced. This motivates a muon sweeping system and the off–axis positioning of the detector; the remaining inelastic muon interactions with the surrounding material are estimated in this work. For this purpose, data from Monte Carlo samples simulated by two different generators is analysed and compared. This involves several requirements for the interaction products so that they are indistinguishable from FIPs in the detector. The inelastic muon background over the 4 years of operation is found to be less than 2.45 · 10⁻² events for fully reconstructed vertices and 3.20 · 10⁻¹ events for partially reconstructed vertices. Moreover, a satisfactory level of agreement between the two samples is found.