Abstract

The capture of scintillation light emitted by liquid Argon and Xenon under molecular excitations by charged particles is still a challenging task. Here we present a first attempt to design a device able to have a sufficiently high photon detection efficiency, in order to reconstruct the path of ionizing particles. The study is based on the use of masks to encode the light signal combined with single-photon detectors, showing the capability to detect tracks over focal distances of about tens of centimeters. From numerical simulations it emerges that it is possible to successfully decode and recognize signals, even of rather complex topology, with a relatively limited number of acquisition channels. Thus, the main aim is to elucidate a proof of principle of a technology developed in very different contexts, but which has potential applications in liquid argon detectors that require a fast reading. The findings support us to think that such innovative technique could be very fruitful in a new generation of detectors devoted to neutrino physics.

Details

Title
Coded masks for imaging of neutrino events
Author
Andreotti, M 1 ; Bernardini, P 2 ; Bersani, A 3 ; Bertolucci, S 4 ; Biagi, S 5 ; Branca, A 6 ; Brizzolari, C 6 ; Brunetti, G 6 ; Cagnoli, I 4 ; Calabrese, R 1 ; Caminata, A 3 ; Campani, A 7 ; Carniti, P 6 ; Cataldo, R 8 ; Cattadori, C 9 ; Cherubini, S 5 ; Cicero, V 4 ; Citterio, M 10 ; Copello, S 7 ; Cova, P 11 ; Cristaldo Morales E 6 ; Davini, S 3 ; Delmonte, N 11 ; De Matteis G 12 ; Di, Domizio S 7 ; Di, Noto L 7 ; Distefano, C 5 ; Giammaria, T 1 ; Guarise, M 1 ; Falcone, A 6 ; Ferraro, F 13 ; Fiorini, M 1 ; Gallice, N 14 ; Gotti, C 9 ; Guerzoni, M 15 ; Iliescu, M A 16 ; Ingratta, G 4 ; Lazzaroni, M 14 ; Lax, I 15 ; Laurenti, G 15 ; Leaci, A 2 ; Luppi, E 1 ; Martina, L 2 ; Mauri, N 4 ; Minotti, A 17 ; Moggi, N 4 ; Montagna, E 4 ; Montanari, A 15 ; Montanino, D 2 ; Pallavicini, M 7 ; Panareo, M 2 ; Parozzi, E G 6 ; Pasqualini, L 4 ; Patrizii, L 15 ; Pessina, G 9 ; Poppi, F 4 ; Pozzato, M 15 ; Pia, V 4 ; Riboldi, S 14 ; Riccobene, G 5 ; Sala, P 10 ; Sapienza, P 5 ; Schifano, F 1 ; Sirri, G 15 ; Spanu, M 6 ; Stanco, L 18 ; Surdo, A 19 ; Taibi, A 1 ; Tenti, M 15 ; Terranova, F 6 ; Testera, G 3 ; Tomassetti, L 1 ; Torti, M 6 ; Tosi, N 15 ; Travaglini, R 15 ; Uboldi, L 20 ; Vicenzi, M 7 ; Zani, A 10 ; Zucchelli, S 4 

 Università di Ferrara, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, Ferrara, Italy (GRID:grid.8484.0) (ISNI:0000 0004 1757 2064); Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara, Ferrara, Italy (GRID:grid.470200.1) (ISNI:0000 0004 1765 4414) 
 Università del Salento, Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio De Giorgi”, Lecce, Italy (GRID:grid.9906.6) (ISNI:0000 0001 2289 7785); Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce, Lecce, Italy (GRID:grid.470680.d) (ISNI:0000 0004 1761 7699) 
 Università di Genova, Dipartimento di Fisica, Genoa, Italy (GRID:grid.5606.5) (ISNI:0000 0001 2151 3065) 
 Università di Bologna, Dipartimento di Fisica, Bologna, Italy (GRID:grid.6292.f) (ISNI:0000 0004 1757 1758); Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna, Bologna, Italy (GRID:grid.470193.8) (ISNI:0000 0004 8343 7610) 
 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud, Catania, Italy (GRID:grid.470198.3) (ISNI:0000 0004 1755 400X) 
 Università di Milano-Bicocca, Milan, Italy (GRID:grid.7563.7) (ISNI:0000 0001 2174 1754); Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Milano-Bicocca, Milan, Italy (GRID:grid.470206.7) 
 Università di Genova, Dipartimento di Fisica, Genoa, Italy (GRID:grid.5606.5) (ISNI:0000 0001 2151 3065); Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Genova, Genoa, Italy (GRID:grid.470205.4) 
 Università del Salento, Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio De Giorgi”, Lecce, Italy (GRID:grid.9906.6) (ISNI:0000 0001 2289 7785) 
 Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Milano-Bicocca, Milan, Italy (GRID:grid.470206.7) 
10  Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Milano, Milan, Italy (GRID:grid.470206.7) 
11  Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Milano, Milan, Italy (GRID:grid.470206.7); Università di Parma, Dipartimento di Ingegneria, Parma, Italy (GRID:grid.10383.39) (ISNI:0000 0004 1758 0937) 
12  Università del Salento, Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio De Giorgi”, Lecce, Italy (GRID:grid.9906.6) (ISNI:0000 0001 2289 7785); Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce, Lecce, Italy (GRID:grid.470680.d) (ISNI:0000 0004 1761 7699); GNFM-INDAM, Città Universitaria, Rome, Italy (GRID:grid.470680.d) 
13  Università di Genova, Dipartimento di Fisica, Genoa, Italy (GRID:grid.5606.5) (ISNI:0000 0001 2151 3065); Università di Milano, Dipartimento di Fisica, Milan, Italy (GRID:grid.4708.b) (ISNI:0000 0004 1757 2822) 
14  Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Milano, Milan, Italy (GRID:grid.470206.7); Università di Milano, Dipartimento di Fisica, Milan, Italy (GRID:grid.4708.b) (ISNI:0000 0004 1757 2822) 
15  Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna, Bologna, Italy (GRID:grid.470193.8) (ISNI:0000 0004 8343 7610) 
16  Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Laboratori Nazionale di Frascati, Frascati, Italy (GRID:grid.463190.9) (ISNI:0000 0004 0648 0236) 
17  Università di Ferrara, Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra, Ferrara, Italy (GRID:grid.8484.0) (ISNI:0000 0004 1757 2064); Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara, Ferrara, Italy (GRID:grid.470200.1) (ISNI:0000 0004 1765 4414); Università di Milano-Bicocca, Dipartimento di Fisica, Milan, Italy (GRID:grid.7563.7) (ISNI:0000 0001 2174 1754) 
18  Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Padova, Padua, Italy (GRID:grid.470212.2) 
19  Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce, Lecce, Italy (GRID:grid.470680.d) (ISNI:0000 0004 1761 7699) 
20  Istituto Nazionale Fisica Nucleare, Sezione di Milano, Milan, Italy (GRID:grid.470206.7); Università di Milano, Dipartimento di Fisica, Milan, Italy (GRID:grid.4708.b) (ISNI:0000 0004 1757 2822); CERN, Geneva, Switzerland (GRID:grid.9132.9) (ISNI:0000 0001 2156 142X) 
Publication year
2021
Publication date
Nov 2021
Publisher
Springer Nature B.V.
ISSN
14346044
e-ISSN
14346052
Source type
Scholarly Journal
Language of publication
English
ProQuest document ID
2598301674
Copyright
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