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

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

doi:10.1016/j.nima.2020.164823

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. (JUNO Collaboration) (Daya Bay Collaboration)

Optimization of the JUNO liquid scintillator composition using a Daya Bay antineutrino detector / 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 Andre, 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, 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, C. Clementi, B. Clerbaux, S.C. Di Lorenzo, D. Corti, S. Costa, F. Dal 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. Gottel, 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, C. Landini, T.J. Langford, J. Lee, J.H.C. Lee, F. Lefevre, L. Lei, R. Lei, R. Leitner, J. Leung, D.M. 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, Q.J. Li, R.H. Li, S.C. Li, S.F. Li, S.J. 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, 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.B. Liu, H.D. Liu, H.J. Liu, H.T. Liu, J.C. Liu, J.L. Liu, M. 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, 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.M. Caicedo, A. Martini, J. Martino, D. Mayilyan, K.T. McDonald, R.D. McKeown, A. Muller, G. Meng, I. Mednieks, Y. Meng, A. Meregaglia, E. Meroni, D. Meyhofer, 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.P. 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, X. Tang, A. Tietzsch, I. Tkachev, T. Tmej, K. Treskov, G. Troni, W. Trzaska, W.-. Tse, C.E. Tull, C. Tuve, S. van Waasen, J.V.D. 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, K.Y. Wang, L. Wang, M.F. Wang, M. Wang, N.Y. Wang, R.G. Wang, S.G. Wang, W. Wang, W.S. Wang, X. Wang, X.Y. Wang, Y. Wang, Y.F. Wang, Y.G. Wang, Y.M. Wang, Y.Q. 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, 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, Z.J. Zhang, Z.P. 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. - In: NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT. - ISSN 0168-9002. - 988(2021 Feb 01), pp. 164823.1-164823.10. [10.1016/j.nima.2020.164823]

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

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

2021

Abstract

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. (JUNO Collaboration) (Daya Bay Collaboration)

Scheda breve

Scheda completa

Scheda completa (DC)

	Parole chiave
	
			Light yield; Liquid scintillator; Neutrino;
		
	Settori scientifico-disciplinari dell'articolo
	
			Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale
Settore FIS/04 - Fisica Nucleare e Subnucleare
		
	Data di pubblicazione
	
			1-feb-2021
		
	Rivista in ANCE
	
			NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT
		
	DOI
	
			https://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2020.164823
		
	Tipologia
	
			Article (author)
		
	Appare nelle tipologie:
	
			01 - Articolo su periodico

File in questo prodotto:

File	Dimensione	Formato
Optimization_JUNOliquidScintillator.pdf accesso riservato Tipologia: Publisher's version/PDF Dimensione 1.81 MB Formato Adobe PDF Visualizza/Apri Richiedi una copia	1.81 MB	Adobe PDF	Visualizza/Apri Richiedi una copia

Pubblicazioni consigliate

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/2434/881894

Citazioni

ND

42

25

IRIS Institutional Research Information System - AIR Archivio Istituzionale della Ricerca