Searching for millicharged particles with 1 kg of Skipper-CCDs using the NuMI beam at Fermilab
本文提出利用 Oscura 工程测试装置 OIT（1 kg Skipper-CCD）结合费米实验室 NuMI 束流搜寻 MeV 质量范围的毫电荷粒子，估计其灵敏度将达到世界领先水平。
2023-12-02 hep-ex physics.ins-det
ICARUS at the Fermilab Short-Baseline Neutrino Program -- Initial Operation
ICARUS合作项目使用760吨重的T600探测器在地下LNGS实验室进行了为期三年的成功物理运行，研究了CERN中微子到Gran Sasso束（CNGS）的中微子振荡，并寻找大气中微子相互作用。ICARUS对CNGS束中类似LSND的异常$ν_e$出现进行了灵敏搜索，这有助于将允许参数限制在1 eV左右的狭窄区域$^2$，其中所有实验结果都可以一致地容纳在90%CL。在欧洲核子研究中心进行了重大检修后，T600探测器已安装在费米实验室。2020年，低温调试开始，包括探测器冷却、液氩填充和再循环。ICARUS已经开始运行，并成功完成了调试阶段，收集了来自助推器中微子束（BNB）和主注入器（NuMI）光束离轴处的第一批中微子事件，用于测试ICARUS事件选择，重建和分析算法。ICARUS数据采集的第一个目标将是进行一项研究，以证实或反驳中微子-4短基线反应堆实验在BNB的$ν_μ$通道和NuMI的$ν_e$中的声明。ICARUS还将解决其他基础研究，如中微子截面与NuMI光束和一些超越标准模型搜索。在第一年的运行之后，ICARUS将在短基线中微子计划内与短基线近探测器一起开始寻找无菌中微子的证据。
2023-01-20 hep-ex physics.ins-det
Secondary Beam Monitors for the NuMI Facility at FNAL
主注入器（NuMI）设施的中微子是一种传统的中微子束，它通过将一束介子聚焦到一个长的真空衰变体积中来产生μ子中微子。我们已经建立了四个阵列的电离室监测的位置和强度的强子和μ子束与中微子生产的下游位置的衰变体积。本文介绍了电离室的建造、校准和在束流中的调试。
2006-07-26 physics.ins-det
Upgrade of the Minos+ Experiment Data Acquisition for the High Energy NuMI Beam Run
Minos+实验是Minos实验在更高能量和更强中微子束下的延伸，数据收集于2013年秋季开始。中微子束是由费米国家加速器实验室（Fermi National Accelerator Laboratory，简称Fermilab）的主注入器（Main Injector，简称NuMI）光束线提供的。探测器装置由两个主要的探测器组成，一个在费米实验室的地下，另一个在明尼苏达州的苏丹，目的是在735公里的基线上研究中微子振荡。原始的数据采集系统已经运行了几年，从NuMI收集数据，但随着2013年的延长运行，由于过时，可靠性问题和数据吞吐量限制，需要更换系统的部分部件。具体来说，我们已经用现代化、模块化和可靠的设备取代了前端读出控制器、事件生成器、数据采集计算和触发处理场，这些设备几乎没有单点故障。新系统基于千兆以太网TCP/IP通信来实现事件构建和来自多个前端VME读出箱的数据的级联。新系统的简单性和可分割性大大简化了调试和诊断过程。与旧系统相比，新系统的吞吐量提高了约三倍，高达每秒800兆比特，并在当前运行中证明了其稳健性和可靠性。
2015-06-06 hep-ex physics.ins-det
Beam Test of a Segmented Foil SEM Grid
一个原型的二次电子发射监测器（SEM）安装在8 GeV的质子传输线的MiniBooNE实验在费米实验室。SEM是由5 μ m钛箔制成的分段网格，预期用于费米实验室的120 GeV NuMI束。与以前的工作者类似，我们发现，次级电子信号的完全收集需要偏置电压来将喷射的电子从箔上干净地吸引，并且这种效果在较大的束强度下更加明显。在3、7和8mm的光束宽度下测量SEM的光束质心和宽度分辨率，并与计算结果进行比较。外推来自该光束测试的数据，我们预计在具有1 mm光斑尺寸的NuMI光束中，质心和宽度分辨率分别为20 um和25 um。
2005-07-29 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Measurements of Inclusive Muon Neutrino and Antineutrino Charged Current Differential Cross Sections on Argon in the NuMI Antineutrino Beam
ArgoNeuT合作提出了测量包含μ子中微子和反中微子带电电流微分截面氩费米实验室NuMI束在低能量反中微子模式下运行。结果报告在9.6 GeV（中微子）和3.6 GeV（反中微子）的平均中微子能量，在范围$0^\circ < θ_μ< 36^\circ$和$0 < p_μ< 25$ GeV/ $c$，中微子和反中微子的μ介子的角度和动量。
2014-06-10 hep-ex physics.ins-det
Study of Neutron-Induced Ionization in Helium and Argon Chamber Gases
用于监测NuMI中微子束线中的次级强子和三级μ子束的离子室将暴露于背景粒子，包括束流收集器中产生的低能中子。为了理解这些背景，我们研究了氦和氩填充电离室暴露于强中子通量从PuBe中子源（$E_n=1-10$ MeV）。这些源每秒发射大约10个$^8$中子。导出了每个入射中子在腔室气体体积中的离子对数目。虽然有限的精度，因为一个大的伽马射线背景的PuBe源，我们的结果是一致的期望，中子在腔室气体中纯粹弹性相互作用。
2004-05-05 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
NOvA: Present and Future
NOvA是下一代中微子振荡实验，旨在通过比较费米实验室近探测器中的电子中微子事件率与明尼苏达州阿什河的大型远探测器中观察到的速率来寻找μ子中微子到电子中微子振荡，距离费米实验室810公里。探测器是完全有源的分段式液体闪烁体探测器，位于距离NuMI射束轴14 mrad处。远距离探测器已经开始建造，并将于2013年初开始采集数据。该实验的目的是测量中微子混合角θ_13，并将推动对电子中微子外观的研究超出目前的限制一个数量级以上。对于非零θ 13，NOvA有可能观测到中微子的CP破坏，并建立中微子质量等级。NOvA原型近表面探测器（NDOS）于11月在费米实验室开始运行，并于2010年12月从NuMI光束中记录了第一个中微子。将介绍该实验的概况和现状。
2011-10-01 hep-ex physics.ins-det
Ionization Chambers for Monitoring in High-Intensity Charged Particle Beams
使用布鲁克海文国家实验室（BNL）加速器测试设备（ATF）的强电子束对抗辐射电离室进行了测试。这些探测器被设计用来作为费米国家加速器实验室（FNAL）主注入器中微子束线（NuMI）中监测μ子的基本元件。测量响应的线性度，电压依赖性，和作为间隙电压的函数的电离饱和的开始。
2002-05-30 hep-ex physics.ins-det
Track Reconstruction in the NOvA Experiment
NuMI离轴现象（英语：NuMI Off-Axis v Appearance，缩写：NOvA）实验是一个长基线中微子振荡实验，使用的是费米实验室的NuMI光束线产生的中微子源。该实验将使用两个功能相同的塑料液体闪烁体填充探测器研究μ子中微子到电子中微子的振荡，该探测器放置在离轴14毫弧度的NuMI光束上。带电中微子相互作用将被用来观察中微子味从识别的最终状态轻子。μ子带电粒子径迹的重建在探测器对准和校准的短期目标以及通过识别μ子带电电流事件的长期振荡分析中起着重要作用。提出了一种基于卡尔曼滤波的μ子径迹识别和径迹拟合的初步方法。
2011-09-25 hep-ex physics.ins-det
Thermal and structural stability of medium energy target carrier assembly for NOvA at Fermilab
NOνA项目将升级费米实验室现有的主注入器中微子（NuMI）项目光束线，以适应700千瓦的光束功率。中能（ME）石墨靶组件是通过与位于俄罗斯Protvino的俄罗斯高能物理研究所（IHEP）国家研究中心的协议提供的。质子束能量沉积在束线组件内的影响被认为是靶载体组件的热稳定性和对准预算是关键的操作问题。涉及目标载体组件的有限元热分析和结构分析的结果提供了关于目标的铍窗口的细节。
2012-07-18 physics.acc-ph physics.ins-det
The Short Baseline Neutrino Program at Fermilab
本文回顾费米实验室短基线中微子项目进展，介绍ICARUS首批束流数据和MicroBooNE高统计量氩中微子结果，并展望利用SBN寻找惰性中微子及验证Neutrino-4实验结论的潜力。
2022-03-11 hep-ex physics.ins-det
Data Quality and Performance of the NOvA Prototype Detector
NOvA项目是一个长基线中微子实验。它利用费米实验室的NuMI中微子束，由两个功能相同的液体闪烁体填充探测器组成。探测器被放置在离轴14毫弧度的光束和810公里的距离。2010年12月，一个209吨重的原型探测器--近地表面探测器（NDOS）建成，并开始获取初始中微子数据。NDOS离NuMI束轴110毫弧度，也记录来自助推中微子束的中微子。由于NDOS处于调试阶段，正在制定指标，以提高对探测器的理解并监测数据质量。将介绍原型探测器的性能。
2011-09-14 hep-ex physics.ins-det
Liquid-Argon Time Projection Chambers in the U.S
液态氩时间投影室（LAr TPC）探测器非常适合研究中微子相互作用和探测表征中微子振荡的参数。电离粒子在纯化氩气中长距离漂移的能力以及在大量闪烁光下触发的能力允许优异的粒子识别和触发能力。本次演讲将讨论最近美国在大规模千吨级探测器的LAr TPC技术开发方面的工作，包括ArgoNeuT（氩中微子测试）测试束项目的细节，该项目是一个175升的LAr TPC暴露于费米实验室的NuMI中微子束线。
2009-10-19 hep-ex physics.ins-det
Opportunities With Decay-At-Rest Neutrinos From Decay-In-Flight Neutrino Beams
中微子束设施，像散中子设施一样，从介子和μ子的衰变中产生大量的中微子。衰变在飞行中的中微子束的可行性进行了研究，通过计算预期的低能量中微子通量从现有的费米实验室NuMI束设施的网站在休息时的衰变中微子的研究。NuMI的静止衰变中微子产量被发现大致相当于每兆瓦的spectrum设施，并集中在设施的目标大厅和光束停止区域。在5和60吨液氩探测器在各种现有的和假设的位置沿光束线的相互作用率被发现是现有的最大的一些通道的静态衰减数据集相媲美。这种测量的物理意义和实验挑战进行了讨论，随着在目标设施的测量前景，沿着未来的费米实验室长基线中微子束。
2016-11-17 hep-ex hep-ph nucl-ex
Low-latency NuMI Trigger for the CHIPS-5 Neutrino Detector
CHIPS研发项目旨在开发用于水下部署的负担得起的大规模水切伦科夫中微子探测器。2019年，在明尼苏达州北部部署了一个5 kt的原型探测器CHIPS-5，以研究NuMI束产生的中微子。本文介绍了CHIPS-5专用的低延迟触发系统，该系统以亚纳秒的精度将中微子从费米实验室加速器复合体泄漏到探测器。建立在现有的NOvA基础设施上，时间分配系统仅使用开源软件和传统的计算和网络元素来实现这一目标。在一项飞行时间研究中，该系统在中微子泄漏之前以96%的效率可靠地提供了提前通知$610 \pm 330\text{ ms}$。这允许实时高级分析以及硬件辅助触发，从而节省数据带宽并减少感兴趣的时间窗口之外的DAQ计算负载。
2022-02-08 physics.data-an physics.ins-det
Recent Results of Electron-Neutrino Appearance Measurement at NOvA
NOvA是一个基于长基线加速器的中微子振荡实验，针对$ν_e$测量进行了优化。它使用费米实验室升级的NuMI光束，并在明尼苏达州阿什河的远探测器上测量电子中微子的出现和μ子中微子的消失。NOvA的$ν_e$外观分析旨在解决中微子质量等级问题并限制CP破坏相。2015年，基于NOvA第一年的数据，对NOvA中的电子中微子外观进行了首次测量，为$ν_e$与NuMI光束线的振荡提供了坚实的证据，并提供了一些关于质量等级和CP的提示。本次演讲将讨论NOvA基于2年数据的第二次$ν_e$振荡分析。
2016-11-22 hep-ex physics.ins-det
ArgoNeuT, a liquid argon time projection chamber in a low energy neutrino beam
ArgoNeuT（氩中微子测试）是费米实验室的一个NSF/DOE项目，是第一个进入低能中微子束的LArTPC，也是第二个进入中微子束的LArTPC。ArgoNeuT位于NuMI光束线中轴上MINOS近探测器的上游，距离目标站约1公里，地下100米。该检测器具有47 X40 X90 cm（169 L）的有效体积TPC，并带有完全封闭的再循环和净化系统。在其他物理学中，ArgoNeuT将测量能量为~3 GeV的氩上的带电准弹性（反）中微子截面。
2009-10-14 hep-ex physics.ins-det
Measurement of Neutrino-Electron Elastic Scattering at NOvA Near Detector
NOvA是一个基于长基线加速器的中微子振荡实验，它是为电子中微子外观测量而优化的。它使用费米实验室升级的NuMI光束，由明尼苏达州阿什河的远探测器和费米实验室的近探测器组成。中微子通量的准确预测是振荡和截面测量的关键。精确已知的中微子-电子弹性散射截面提供了对绝对通量的原位约束。本文讨论了NOvA近探测器中中微子-电子弹性散射率测量的现状。
2017-10-10 hep-ex physics.ins-det
Tracking Detector Performance and Data Quality in the NOvA Experiment
NOvA是一个长基线中微子振荡实验。它使用来自费米实验室的NuMI光束和两个位于光束轴外的采样量热计探测器。NOvA实验测量了几乎纯μ中微子NuMI束中电子中微子出现的速率，在近探测器测量的数据被用来准确地确定远探测器的预期速率。对探测器记录的数据进行自动化和准确的监控非常重要，因此可以确定远（近）探测器的344k（20k）通道中出现的可能影响数据采集质量的任何硬件，DAQ或光束问题。本文将介绍数据采集各个阶段的技术和探测器监测系统。
2017-10-11 hep-ex physics.ins-det
NOvA Short-Baseline Tau Neutrino Appearance Search
标准的三味中微子振荡已经被广泛的中微子实验所解释。然而，异常的结果，如电子-反中微子过剩所看到的LSND和MiniBooNE不符合三味范式。这可以解释为额外的第四味无菌中微子在一个更大的规模比现有的三味中微子。NOvA实验由两个精细分段的液体闪烁体探测器组成，它们在离轴14.6 mrad的NuMI μ子中微子束处工作。近探测器位于费米实验室园区，距离NuMI目标1公里，而远探测器位于明尼苏达州的Ash River，距离NuMI目标810公里。NOvA实验的主要目的是使用近探测器来控制系统的不确定性，以测量远探测器的电子中微子外观;然而，近探测器非常适合寻找异常的短基线振荡。这张海报将提出一种新的方法，使用卷积神经网络在近探测器上选择高纯度的tau中微子相互作用。利用这种方法，我们将给出对由于无菌中微子振荡而引起的异常短基线τ中微子出现的灵敏度。
2017-10-01 hep-ex physics.ins-det
The Short Baseline Neutrino Oscillation Program at Fermilab
短基线中微子（SBN）计划是在费米实验室的助推中微子束线（BNB）上进行的一项短基线中微子振荡实验。它由三个液态氩时间投影室（LArTPC）组成，分别来自短基线近探测器（SBND）、微助推中微子实验（MicroBooNE）和成像宇宙和稀有地下信号（ICARUS）实验。SBN计划将明确寻找1 eV质量范围内的短基线中微子振荡，进行精确的中微子-氩相互作用测量，并进一步发展LArTPC技术。介绍了该物理程序的内容、程序的现状及其组成实验。
2017-02-03 hep-ex physics.ins-det
Resistive Plate Chambers for Imaging Calorimetry - the DHCAL
DHCAL，数字强子量热计，是一种基于电阻板室（RPC）的原型量热计。该设计强调的成像能力的检测器，努力优化的应用程序的粒子流算法（PFAs）的强子射流能量在碰撞束环境中的重建量热计。腔室的读出被分割成1 x 1 cm 2的垫，每个以1位（单阈值）分辨率读出。具有大约50万个读出通道的原型在费米实验室和欧洲核子研究中心的测试束中进行了广泛的测试。本报告介绍了从试验梁收集的数据分析的初步结果。
2014-07-23 hep-ex physics.ins-det
Drift Chamber Alignment using Cosmic Rays
费米实验室的对撞机探测器（英语：Collider Detector at Fermilab，CDF）是一个通用的实验设备，内部有一个用于测量带电粒子的跟踪探测器，周围有一个用于测量电磁和强子簇射的量热计，以及一个μ子探测器系统。我们提出了一种技术，和CDF跟踪器的漂移室线的精确相对对准的结果。这种校准是轨道动量校准的一个重要组成部分，轨道动量校准是在CDF测量W玻色子质量的带电轻子校准的基础。
2014-04-15 hep-ex physics.ins-det
MicroBooNE: A New Liquid Argon Time Projection Chamber Experiment
液态氩时间投影室探测器非常适合研究中微子相互作用，并且是未来能够测量表征中微子振荡的参数的大质量探测器的一个有趣的选择。这些探测器将细粒度跟踪与量热法相结合，具有出色的成像和粒子识别能力。在这次演讲中，将介绍MicroBooNE实验的细节，这是一个175吨的LArTPC，将于2011年开始暴露于费米实验室的助推器中微子光束线。MicroBooNE区分电子和光子的能力使实验在低能中微子相互作用测量中具有独特的能力。
2009-10-19 hep-ex physics.ins-det
Demonstration of MeV-Scale Physics in Liquid Argon Time Projection Chambers Using ArgoNeuT
在ArgoNeuT液氩时间投影室（LArTPC）数据中，发现并重建了中微子-氩相互作用产生的低能光子在MeV尺度上的能量沉积.在费米实验室的NuMI束上收集的ArgoNeuT数据进行了分析，以选择TPC体积中的孤立低能沉积。这些沉积物的总数，重建的能量和位置进行了比较，从中微子-氩相互作用的模拟使用FLUKA蒙特卡罗发生器。测量的功能是一致的能量沉积从中微子的目标核的去激发和中微子-氩相互作用产生的初级中子的非弹性散射产生的光子。这项研究代表了一个成功的重建物理学在兆电子伏规模的LArTPC，在未来的大型LArTPC的超新星和太阳中微子相互作用的检测和重建的能力至关重要。
2018-10-15 hep-ex physics.ins-det
Extrapolation Techniques and Systematic Uncertainties in the NO$ν$A Muon Neutrino Disappearance Analysis
NOvA长基线中微子实验由两个高度活跃、精细分段的液体闪烁体探测器组成，位于费米实验室NuMI束轴14.6 mrad处，近探测器位于费米实验室，远探测器位于密歇根州阿什河距离目标810公里处。没有$ν$ A发布了它的第一个初步结果的μ子中微子消失参数，测量$\sin^2(θ_{23}) = 0.51 \pm 0.10$和/或正常层次$Δm^2_{32} = 2.37^{+0.16}_{-0.15} \times 10^{-3}$ eV $^2$和为倒置层次$Δm^2_{32} = -2.40^{+0.14}_{-0.17} \times 10^{-3}$ eV $^2$。本次演讲将讨论用于第一次分析的系统不确定性和外推方法，该分析使用2013年7月至2015年3月期间收集的$2.74\times10^{20}$ POT当量。
2015-10-31 hep-ex physics.ins-det
Measurement of $ν_μ$ and $\barν_μ$ Neutral Current $π^{0} \rightarrow γγ$ Production in the ArgoNeuT Detector
ArgoNeuT合作报告了在$ν_μ$ -氩和$\barν_μ$ -氩散射中中性电流$π^{0}$生产的第一次测量。该测量是使用部署在费米实验室的NuMI中微子束处的ArgoNeuT液氩时间投影室进行的，其暴露量对应于来自费米实验室主注入器的1.2 $\times 10^{20}$质子在靶上，$ν_μ$的平均能量为9.6 GeV，$\barν_μ$的平均能量为3.6 GeV。我们比较测量的截面和运动学分布的预测从GENIE和NuWro中微子相互作用事件发生器。
2017-04-26 hep-ex physics.ins-det
Status of the Short-Baseline Near Detector at Fermilab
SBND是费米实验室SBN计划中的LArTPC探测器，即将取数，将凭借高分辨率和每年百万级事件，精确测量中微子相互作用并搜寻超越标准模型的新物理。
2025-01-20 hep-ex physics.ins-det
Analysis of a Large Sample of Neutrino-Induced Muons with the ArgoNeuT Detector
ArgoNeuT或氩中微子测试，是一个170升的液态氩时间投影室，旨在收集费米国家加速器实验室的NuMI束的中微子相互作用。ArgoNeuT于2009年9月至2010年2月在MINOS近距离探测器的NuMI低能束线上运行，在此期间收集了数千个中微子和反中微子事件。MINOS近探测器用于测量ArgoNeuT下游的μ子。虽然ArgoNeuT主要是一个研发项目，但收集的数据提供了一个独特的机会来测量0.1-10 GeV能量范围内的中微子截面。从这些相互作用中完全重建μ子对于这些测量是必不可少的。本文主要研究中微子诱导的贯通μ子径迹的完整运动学重建。对最小电离径迹的高统计样本的分析证明了ArgoNeuT探测器中几何和量热重建的可靠性。
2012-09-14 hep-ex physics.ins-det
The magnetized steel and scintillator calorimeters of the MINOS experiment
主注入器中微子振荡搜索（MINOS）实验使用加速器产生的中微子束，对与μ子中微子消失相关的“大气中微子”扇区中的中微子振荡参数进行精确测量。这个长基线实验测量了费米实验室的NuMI中微子束中的中微子相互作用，费米实验室的近探测器和735公里下游的远探测器位于明尼苏达州北部的Soudan地下实验室。这两个探测器是磁化钢闪烁体跟踪热量计。它们的设计尽可能相似，以确保探测器响应的差异对事件率、能谱和拓扑结构的比较影响最小，而这些对MINOS测量振荡参数至关重要。本文介绍了远探测器和近探测器的设计、结构、校准和性能。
2008-08-01 physics.ins-det
First Observation of Low Energy Electron Neutrinos in a Liquid Argon Time Projection Chamber
液氩时间投影室（LArTPC）重建中微子事件的空间和量热信息的能力使它们成为许多实验中的首选探测器，特别是那些希望观察电子中微子（$ν_e$）外观的实验。LArTPC承诺出色的背景抑制能力，特别是在这个“黄金”通道的短期和长期基线中微子振荡实验。我们提出的第一个实验观测的电子中微子和反中微子的ArgoNeut LArTPC，在相关的DUNE和费米实验室短基线中微子计划的能量范围。我们选择了37个电子候选事件和274个伽马候选事件，并测量了基于拓扑选择的80%的电子纯度。此外，我们提出了一个分离的电子从伽马使用量热能量沉积，证明进一步分离的电子从背景伽马。
2017-03-15 hep-ex physics.ins-det
Light detection and Cosmic Rejection in the ICARUS LArTPC at Fermilab
本文介绍费米实验室ICARUS-T600 LArTPC的PMT光探测与CRT系统，提出利用精确时间信息降低宇宙线本底并完成两系统时间标定。
2023-12-09 hep-ex physics.ins-det
Adversarial methods to reduce simulation bias in neutrino interaction event filtering at Liquid Argon Time Projection Chambers
对于当前和未来的中微子振荡实验，使用大型液体氩时间投影室（LAr-TPC），一个关键的挑战是确定中微子相互作用的宇宙射线背景。使用传统的基于切割的选择，这种背景的拒绝通常是可能的，但是这通常需要预先使用计算上昂贵的重建算法。这项工作展示了一种替代方法，使用3D子流形稀疏卷积网络，对LAr-TPC内部相互作用的闪烁光信号的低级别信息进行训练。这种技术被应用到例子模拟ICARUS，远探测器的短基线中微子（SBN）计划在费米实验室。网络的结果表明，宇宙背景降低了76.3%，而中微子相互作用选择效率保持在98.9%以上。我们进一步提出了一种通过应用域对抗神经网络（DANN）来减轻不完美输入模拟的潜在偏差的方法，其中引入了修改后的模拟样本来模仿真实数据，并将其中一小部分用于adverserial训练。进行了一系列模拟数据研究，并证明了使用DANN来减轻偏差的有效性，表明中微子相互作用选择效率的表现明显优于没有对抗训练的情况。
2022-01-26 hep-ex physics.ins-det
Design of the LBNF Beamline Target Station
长基线中微子设施（LBNF）项目将在费米实验室建立一条光束线，以产生适当能量范围的强中微子束，并将其瞄准南达科他州Lead的SURF设施的DUNE探测器。中微子的生产始于目标站，该站由一个固体目标、磁聚焦喇叭以及相关的子系统和屏蔽基础设施组成。质子撞击目标产生介子，然后被喇叭聚焦到充满氦的衰变管中，在那里它们衰变成μ子和中微子。目标和喇叭被包裹在主动冷却的钢和混凝土屏蔽中，在一个称为目标追逐的房间里。参考设计导管充满空气，但正在评估氮气和氦气作为替代品。一个可更换的射束窗口将衰变管与靶道分开。该设施的设计初始运行功率为1.2兆瓦，有能力升级到2.4兆瓦，并利用了费米实验室NuMI设施的运行经验。我们在这里讨论的设计状态，相关的挑战，以及正在进行的R&D和物理驱动的组件优化的目标站。
2016-12-21 physics.acc-ph physics.ins-det
DUNE: science and status
本文介绍下一代长基线中微子振荡实验DUNE的科学目标（确定中微子质量层级等）、探测器构成（近/远探测器）及原型（ProtoDUNE等）的最新进展。
2025-02-12 hep-ex physics.ins-det
Cryogenic loss monitors with FPGA TDC signal processing
辐射硬氦气电离室能够在真空中工作的温度范围从5 K到350 K已经设计，制造和测试，并将在费米实验室的超导辐射束测试设施的低温恒温器内使用。腔室容器由不锈钢制成，并且所使用的所有材料（包括密封件）已知是抗辐射的并且适合于在5 K下操作。这些电离室设计用于测量高达30 kRad/hr的辐射，灵敏度约为1.9 pA/（Rad/hr）。利用循环积分电流频率转换器测量信号电流，以实现低电流和宽动态范围所需的测量能力。采用基于FPGA的时间-数字转换器（TDC）来测量从循环积分器输出的脉冲之间的时间间隔的新颖方案，以确保快速的束流损失响应以及优于10位的电流测量分辨率。本文将描述所获得的结果，并强调所使用的处理技术。
2012-09-28 physics.acc-ph physics.ins-det
Millicharged Particles in Liquid Argon Neutrino Experiments
我们研究了液态氩（LAr）中微子探测器寻找毫荷电粒子的潜力，这是标准模型的一个很好的扩展。位于撞击目标的强质子束下游的探测器可能暴露于大通量的毫荷电粒子。毫荷电粒子相互作用主要是通过低动量交换产生电子反冲事件附近的检测器阈值。最近，费米实验室的ArgoNeuT探测器展示了亚MeV的探测能力，这是一种暴露于NuMI中微子束的小型LAr探测器。尽管高背景率和它的小尺寸，我们表明，ArgoNeuT是能够探测未探索的参数空间与其现有的数据集。特别是，我们表明，在LAr探测器的出色的空间分辨率允许拒绝背景，需要两个软命中，与上游目标对齐。我们进一步讨论了这些类型的搜索在未来更大的LAr中微子探测器，如DUNE近探测器的前景。
2019-08-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Analysis of Muon Events in the DHCAL
数字强子量热计（DHCAL）是一个使用电阻板室（RPC）作为有源介质的成像量热计的大型原型。读数被分割成1个\times 1 cm 2焊盘，每个焊盘具有一位分辨率，因此称为数字。总频道数接近50万。DHCAL的建造和组装于2010年秋季完成，随后在费米实验室的FTBF试验束中进行了一系列试验束活动。在本文中，我们报告的分析与宽带μ子束收集的事件。这些事件被用来几何对齐层水平和垂直，建立响应作为一个单一的读出垫上的位置的函数，并测量RPC的性能特性，即效率和平均垫的多重性。后者是在检测器的两个“干净”区域中测量的，即远离诸如腔室边缘的结构，并且作为整个垂直平面上的位置的函数。此外，本文还介绍了探测器噪声率的初步测量结果。
2012-04-13 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Full-Size Small-Strip Thin Gap Chamber Prototype for the ATLAS New Small Wheel Muon Upgrade
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的瞬时光度将通过在未来十年内进行广泛的升级计划，相对于目前的设计值增加到五倍。ATLAS μ子系统最重要的升级项目是用所谓的新小轮（NSW）取代目前在前沿区域的第一个站。NSW将在2018/19年LHC长期关闭期间安装。小带薄隙室（sTGC）探测器的设计是为了在高亮度LHC条件下提供快速触发和高精度μ子跟踪。为了验证设计，构建了由四个间隙组成的约1.2 $\times$ $1.0\, \mathrm{m}^2$的全尺寸原型sTGC检测器。每个间隙提供焊盘、焊带和焊线读数。在费米实验室的$32\, \mathrm{GeV}$ π介子束实验中测量了sTGC的固有空间分辨率。在垂直入射角下，已经获得了大约$50\,\mathrm{μm}$的单个间隙位置分辨率，沿着sTGC条带和垂直线方向均匀，完全在设计要求内。在CERN的$130\, \mathrm{GeV}$ μ子束测试中进行了垫读出测量。已经发现读出焊盘之间的过渡区域是$4\,\mathrm{mm}$，并且已经发现焊盘是完全有效的。
2015-09-21 hep-ex physics.ins-det
The Straw Tracking Detector for the Fermilab Muon $g-2$ Experiment
费米实验室的μ子$g-2$实验使用气态吸管跟踪探测器对存储的μ子束轮廓进行详细测量，这对于实验实现其不确定性目标至关重要。μ介子衰变产生的正电子螺旋向内，并在撞击电磁量能器之前通过跟踪探测器。因此，跟踪检测器位于真空室内的磁场大且不均匀的区域中。因此，跟踪检测器必须具有低泄漏率以保持高质量的真空，必须是非磁性的以便不干扰磁场，并且为了使能量损失最小化，必须具有低辐射长度。跟踪探测器的性能达到或超过了设计要求，具有足够的电子噪声水平，平均吸管命中分辨率为$(110 \pm 20) \,μ$ m，探测效率为97%或更高，并且没有性能下降或老化迹象。跟踪探测器的测量结果导致了对μ子束运动的无法实现的理解，特别是在实验测量期间的早期，当有大量μ子衰变时。这对实验的统计能力至关重要，也有助于精确提取几个系统校正和不确定性。本文介绍了跟踪探测器的设计、结构、测试、调试和性能。
2022-02-24 hep-ex physics.ins-det
Operation of the Trigger System for the ICARUS Detector at Fermilab
University of Houston（休斯顿大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）；INFN Sezione di Padova and University, Padova（帕多瓦大学及意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；INFN Sezione di Bologna and University, Bologna（博洛尼亚大学及意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部）；INFN Sezione di Catania and University, Catania（卡塔尼亚大学及意大利国家核物理研究所卡塔尼亚分部）；INFN Sezione di Milano Bicocca and University, Milano（米兰比可卡大学及意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；Colorado State University（科罗拉多州立大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；INFN Sezione di Pavia and University, Pavia（帕维亚大学及意大利国家核物理研究所帕维亚分部）；INFN Sezione di Genova and University, Genova（热那亚大学及意大利国家核物理研究所热那亚分部）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Southern Methodist University（南方卫理公会大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；York University（约克大学）；Harvey Mudd College（哈维穆德学院）；University of Chicago（芝加哥大学）
费米实验室ICARUS探测器通过基于荧光光子的触发系统收集中微子数据，分析触发效率与能量沉积和宇宙μ子位置的关系。
2025-08-05 hep-ex physics.ins-det
First Measurement of Neutrino Interactions in MicroBooNE
MicroBooNE探测器最近在费米实验室的助推器中微子束中完成了第一年的中微子束数据采集，收集了大约一半的预期数据（目标上$6.6\times10^{20}$质子的$3.4\times10^{20}$）。我们提出的中微子相互作用的运动学分布观察到从一个小的子集，这个数据（相当于$5\times10^{19}$质子的目标），作为第一步，对带电的μ介子中微子截面氩，并作为探索的能力和操作挑战的大型液态氩时间投影室中微子探测器。这些分布已经使用全自动事件选择和重建进行了评估。
2016-11-02 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Design and Implementation of the Cosmic Ray Tagger System for the ICARUS detector at FNAL
针对ICARUS-T600在浅埋环境面临的宇宙线本底问题，本文介绍约1100平方米双层闪烁体CRT系统的设计、安装调试及纳秒级粒子区分性能。
2025-01-06 hep-ex physics.ins-det
Hadron production measurements to constrain accelerator neutrino beams
长基线加速器中微子实验需要精确预测中微子通量。在近端探测器上，该通量用于测量中微子截面，而在远端探测器上，它为中微子振荡的研究提供了预期信号的估计。在谈话中，提出了几种方法来限制中微子通量。第一种是传统的，当中微子母体强子的相互作用链被存储起来，以便以后用实际测量进行加权时。在这种方法中，微分强子截面，反过来，测量辅助强子生产实验。该方法当然是依赖于模型的，因为它需要外推到不同的入射核子动量假设x_F标度以及具有不同原子序数的材料之间的外推。在第二种方法中，使用强子产生产生在中微子束线中利用的真实目标。中微子母体强子的产额在靶表面参数化，从而避免了追踪靶内粒子相互作用的历史。与第一种方法一样，必须进行专门的辅助实验。最近的强子产生实验-NA 61/SHINE在欧洲核子研究中心（T2 K的测量）和MIPP在费米实验室（NuMI的测量）的结果进行了审查。
2014-09-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A pressurized argon gas TPC as DUNE near detector
DUNE是一个新的中微子物理和核子衰变研究的国际实验。它将由两个相距约1300公里的探测器组成，暴露在费米实验室建造的多兆瓦中微子束下。两个探测器中的一个将安装在中微子产生点下游几百米处，其主要作用是表征束流的能谱和成分，并对中微子截面进行精确测量。对于这种所谓的近探测器的设计，DUNE合作组织正在考虑采用加压氩气时间投影室等技术。这样的探测器，由于其低密度和低检测阈值，将允许在氩中详细测量中微子相互作用顶点处的核效应，这被认为是目前中微子振荡测量的最重要的系统不确定性来源之一。
2016-10-25 hep-ex physics.ins-det
