Results from GERDA Phase I and status of the - PowerPoint PPT Presentation

Results ¡from ¡ ¡ GERDA ¡Phase ¡I ¡ ¡ and ¡ status ¡ of ¡the ¡ upgrade ¡to ¡ Phase ¡II ¡ Stefan ¡Schönert ¡(TU ¡München) ¡ on ¡behalf ¡of ¡the ¡GERDA ¡ collabora;on ¡ 1 ¡

The ¡GERDA ¡experiment ¡@ ¡LNGS ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2013) ¡73:2330 ¡ arXiv:1212.4067 ¡ plasAc ¡ µ -­‑veto ¡ clean ¡room ¡with ¡lock ¡and ¡glove ¡box ¡for ¡detector ¡handling ¡ muon ¡& ¡cryogenic ¡ infrastructure ¡ cryostat, Ø4m, with internal Cu shield control ¡rooms ¡ Ge-detector array (enriched in 76 Ge) water ¡plant ¡& ¡ radon ¡monitor ¡ water tank, Ø10m, part of muon-veto detector S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 2 ¡

GERDA ¡Phases ¡ Goal: ¡ ¡ ‘background ¡free’ ¡opera;on ¡ T 0ν 1/2 ¡ ¡ ¡ scales ¡with ¡exposure ¡ claim ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 3 ¡

GERDA ¡Phases ¡ Goal: ¡ ¡ ‘background ¡free’ ¡opera;on ¡ T 0ν 1/2 ¡ ¡ ¡ scales ¡with ¡exposure ¡ Phase ¡I: ¡ Use ¡refurbished ¡HdM ¡& ¡IGEX ¡(18 ¡kg) ¡ BI ¡≈ ¡0.01 ¡cts ¡/ ¡(keV ¡kg ¡yr) ¡ Sensi;vity ¡acer ¡20 ¡kg ¡yr ¡ claim ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 4 ¡

GERDA ¡Phases ¡ Goal: ¡ ¡ ‘background ¡free’ ¡opera;on ¡ T 0ν 1/2 ¡ ¡ ¡ scales ¡with ¡exposure ¡ Phase ¡II: ¡ Add ¡new ¡enr. ¡BEGe ¡detectors ¡(+20 ¡kg) ¡ BI ¡≈ ¡0.001 ¡cts ¡/ ¡(keV ¡kg ¡yr) ¡ Sensi;vity ¡acer ¡100 ¡kg ¡yr ¡ Phase ¡I: ¡ Use ¡refurbished ¡HdM ¡& ¡IGEX ¡(18 ¡kg) ¡ BI ¡≈ ¡0.01 ¡cts ¡/ ¡(keV ¡kg ¡yr) ¡ Sensi;vity ¡acer ¡20 ¡kg ¡yr ¡ claim ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 5 ¡

The ¡GERDA ¡construc;on ¡2008-­‑2010 ¡ 2010 ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 6 ¡

Nov ¡2011: ¡deployment ¡of ¡3-­‑string ¡ ¡& ¡start ¡of ¡Phase ¡I ¡physics ¡runs ¡ 8 ¡refurbished ¡enriched ¡diodes ¡from ¡HdM ¡& ¡IGEX ¡ • 86% ¡isotopically ¡enriched ¡in ¡Ge-­‑76 ¡ • 17.66 ¡kg ¡total ¡mass ¡ • plus ¡1 ¡natural ¡Ge ¡diode ¡from ¡GTF ¡ ¡ 2 ¡diodes ¡shut ¡off ¡because ¡leakage ¡current ¡high: ¡ • total ¡enriched ¡enriched ¡detector ¡mass ¡14.6 ¡kg ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 7 ¡

Overview ¡of ¡data ¡taking ¡ ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2013) ¡73:2330 ¡ Total ¡exposure ¡for ¡0νββ ¡analysis: ¡21.6 ¡kg ¡yr ¡ arXiv:1212.4067 ¡ (bi-­‑)weekly ¡calibra;on ¡runs ¡(‘spikes’) ¡ Data ¡blinding: ¡ • All ¡events ¡in ¡Q ββ ±20 ¡keV ¡ removed ¡in ¡Tier ¡1 ¡ • 2 ¡copies ¡of ¡raw ¡data ¡ kept ¡for ¡processing ¡acer ¡ unblinding ¡ 0νββ ¡ background ¡paper ¡ 1 st ¡physics: ¡2νββ ¡analysis ¡(5.04 ¡kg ¡yr) ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 8 ¡

1/2 ¡( 76 Ge) ¡ Measurement ¡of ¡T 2ν Acer ¡only ¡5.04 ¡kg ¡yr ¡exposure: ¡ T 2ν 1/2 ( 76 Ge) ¡= ¡(1.84 +0.14 -­‑0.10 ) ¡·√ ¡10 21 ¡ yr ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 9 ¡

Overview ¡of ¡data ¡taking ¡ ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2013) ¡73:2330 ¡ Total ¡exposure ¡for ¡0νββ ¡analysis: ¡21.6 ¡kg ¡yr ¡ arXiv:1212.4067 ¡ (bi-­‑)weekly ¡calibra;on ¡runs ¡(‘spikes’) ¡ Data ¡blinding: ¡ • All ¡events ¡in ¡Q ββ ±20 ¡keV ¡ removed ¡in ¡Tier ¡1 ¡ • 2 ¡copies ¡of ¡raw ¡data ¡ kept ¡for ¡processing ¡acer ¡ unblinding ¡ 0νββ ¡ background ¡paper ¡ Inser;on ¡of ¡5 ¡Phase ¡II ¡ enr BEGe ¡ 1 st ¡physics: ¡2νββ ¡analysis ¡(5.04 ¡kg ¡yr) ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 10 ¡

Calibra;on: ¡stability ¡of ¡HPGe ¡detectors ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2013) ¡73:2330 ¡ Peak ¡posi;on ¡stability ¡of ¡2614.5 ¡keV ¡calibra;on ¡line: ¡ ¡ Summing ¡all ¡runs: ¡ coax: ¡1.5 ¡keV ¡/ ¡ ¡BEGe: ¡1.0 ¡keV ¡(FWHM) ¡ shift [keV] GERDA 13-07 3 GERDA 14-01 counts shift of 2614.5 keV position ANG 2 100 all coaxial detectors ANG 3 energy: 42 K ¡background ¡line ¡ 2 ANG 4 1524.4 ± 0.1 keV 80 ANG 5 1 RG 1 FWHM: 4.47 ± 0.12 keV RG 2 60 0 40 -1 no. entries 1.5 ¡keV ¡ ¡ FWHM=1.29 keV mean=-0.11 keV 30 (FWHM) ¡ -2 20 20 10 -3 0 -2 -1 0 1 2 shift [keV] 0 1515 1520 1525 1530 1535 Nov/11 Jan/12 Mar/12 May/12 Jul/12 Aug/12 Oct/12 Dec/12 Mar/13 May/13 energy [keV] Energy ¡resolu;on ¡of ¡coax ¡detectors ¡at ¡2039 ¡keV ¡ ¡ Mean ¡energy ¡resolu;on ¡at ¡ Q ββ =2039 ¡keV: ¡ • Coax: ¡4.8 ¡keV ¡(FHWM) ¡ • BEGe: ¡3.2 ¡keV ¡(FWHM) ¡ ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 11 ¡

Physics ¡run: ¡energy ¡spectra ¡ arXiv:1306.5084 ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2014) ¡74:2764 ¡ 39 Ar ¡ 39 Ar ¡ natural ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 12 ¡

Physics ¡run: ¡energy ¡spectra ¡as ¡func;on ¡of ¡;me ¡ (blinded ) ¡ blinded ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡results ¡on ¡0νββ ¡decay ¡search ¡– ¡ArtFest, ¡Mai ¡31, ¡2014 ¡ 13 ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡

Physics ¡run: ¡background ¡rate ¡as ¡func;on ¡of ¡;me ¡ Coax-­‑detector ¡data ¡set ¡split ¡in ¡‘Gold’ ¡and ¡‘Silver’ ¡(30 ¡d) ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 14 ¡

Physics ¡run: ¡background ¡decomposi;on ¡ arXiv:1306.5084 ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2014) ¡74:2764 ¡ Coaxial ¡detector ¡ Thick ¡n + ¡contact ¡ Thin ¡p+ ¡contact ¡ At ¡high ¡energies: ¡ ¡ • dominated ¡by ¡(unsupported) ¡ 210 Po ¡(T 1/2 =138 ¡d) ¡ • also ¡contribu;ons ¡of ¡ 226 Ra ¡ and ¡progenies ¡ • located ¡on ¡thin ¡p+ ¡contact; ¡confirmed ¡by ¡pulse ¡shape ¡analysis ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 15 ¡

Physics ¡run: ¡background ¡decomposi;on ¡ arXiv:1306.5084 ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2014) ¡74:2764 ¡ Coaxial ¡detector ¡ Thick ¡n + ¡contact ¡ Thin ¡p+ ¡contact ¡ At ¡intermediate ¡energies: ¡ • Coax: ¡no ¡single ¡dominant ¡component ¡at ¡Q ββ ¡ for ¡coax ¡detectors ¡ ¡ • BEGe: ¡ 42 K ¡at ¡n+ ¡surface ¡dominate ¡because ¡of ¡thinner ¡dead ¡layer ¡ S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 16 ¡

Physics ¡run: ¡background ¡decomposi;on ¡ arXiv:1306.5084 ¡ Eur. ¡Phys. ¡J. ¡C ¡(2014) ¡74:2764 ¡ Q ββ ¡ (blinded) ¡ At ¡low ¡energies: ¡ • 2νββ ¡decays ¡(>0.6 ¡MeV) ¡ 39 Ar ¡(<0.6 ¡MeV) ¡ • S. ¡Schönert ¡(TUM): ¡GERDA ¡Phase ¡I ¡results ¡and ¡status ¡of ¡Phase ¡II ¡– ¡Neutrino ¡2014 ¡ 17 ¡