Abstract
This report deals with the detailed study of muon induced reactions in the KARMEN detector system. However such reactions are not only background for neutrino events: The precise measurement of muon capture and muon decay reactions allows to determine and test a variety of detector properties and efficiencies and to check corresponding Monte-Carlo simulations. Furthermore important results for the structure of weak hadronic currents could be deduced by measuring muon capture on carbon. The muon charge ratio was determined by fitting the time distribution of muon decays in the KARMEN detector: R({mu}{sup +}/{mu}{sup -})=1.32{+-}0.05. This allowed a precise determination of the capture rate of negative muons on {sup 12}C: {Lambda}{sub c}{sup 12}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}){sup 12}B=(6.86{+-}0.59).10{sup 3} s{sup -1}, which is in good agreement with the best experimental value of {Lambda}{sub c}=(7.05{+-}0.27).10{sup 3} s{sup -1} measured in 1964. For the first time a capture rate for the rare process {mu}{sup -}+{sup 13}C{yields}{sup 12}B+n+{nu}{sub {mu}} could be extracted: {Lambda}{sub c}{sup 13}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}n){sup 12}B=(21.9{+-}3.9).10{sup 3} s{sup -1}, which is about 30% lower than theoretically expected. Effective methods for background reduction have been deduced from the detailed study of muon induced background reactions which make it possible to observe the 15 MeV {gamma}-rays
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Grandegger, W.
Muon induced reactions in the KARMEN neutrino detector; Myoninduzierte Reaktionen im KARMEN Neutrinodetektor.
Germany: N. p.,
1993.
Web.
Grandegger, W.
Muon induced reactions in the KARMEN neutrino detector; Myoninduzierte Reaktionen im KARMEN Neutrinodetektor.
Germany.
Grandegger, W.
1993.
"Muon induced reactions in the KARMEN neutrino detector; Myoninduzierte Reaktionen im KARMEN Neutrinodetektor."
Germany.
@misc{etde_10131055,
title = {Muon induced reactions in the KARMEN neutrino detector; Myoninduzierte Reaktionen im KARMEN Neutrinodetektor}
author = {Grandegger, W}
abstractNote = {This report deals with the detailed study of muon induced reactions in the KARMEN detector system. However such reactions are not only background for neutrino events: The precise measurement of muon capture and muon decay reactions allows to determine and test a variety of detector properties and efficiencies and to check corresponding Monte-Carlo simulations. Furthermore important results for the structure of weak hadronic currents could be deduced by measuring muon capture on carbon. The muon charge ratio was determined by fitting the time distribution of muon decays in the KARMEN detector: R({mu}{sup +}/{mu}{sup -})=1.32{+-}0.05. This allowed a precise determination of the capture rate of negative muons on {sup 12}C: {Lambda}{sub c}{sup 12}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}){sup 12}B=(6.86{+-}0.59).10{sup 3} s{sup -1}, which is in good agreement with the best experimental value of {Lambda}{sub c}=(7.05{+-}0.27).10{sup 3} s{sup -1} measured in 1964. For the first time a capture rate for the rare process {mu}{sup -}+{sup 13}C{yields}{sup 12}B+n+{nu}{sub {mu}} could be extracted: {Lambda}{sub c}{sup 13}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}n){sup 12}B=(21.9{+-}3.9).10{sup 3} s{sup -1}, which is about 30% lower than theoretically expected. Effective methods for background reduction have been deduced from the detailed study of muon induced background reactions which make it possible to observe the 15 MeV {gamma}-rays from the neutral neutrino nucleus excitation {sup 12}C({nu},{nu}`){sup 12}C{sup *} with a signal-to-background ratio better than 2:1. Extended Monte-Carlo-Simulations with GEANT3 have been performed for neutrino and muon induced reactions in the KARMEN detector. The measured energy and spatial distributions of the muon induced reactions are in good agreement with the calculated ones thus verifying the good properties of the KARMEN detector. Therefore reliable results can also be expected for the neutrino induced reactions. (orig./HSI) [Deutsch] Das Ziel dieser Arbeit war die detaillierte Untersuchung myoninduzierter Reaktionen im KARMEN-Detektorsystem, die aber nicht nur Untergrund fuer den Neutrinonachweis darstellen. Durch die praezise Messung von Myoneinfang- und Zerfallsreaktionen kann eine Vielzahl von Detektoreigenschaften bestimmt und ueberprueft sowie mit entsprechenden Monte-Carlo-Berechnungen verglichen werden. Ausserdem konnten fuer den Myoneinfang am Kohlenstoff relevante Ergebnisse fuer die Struktur der schwachen hadronischen Stroeme abgeleitet werden. So konnte das Mynonladungsverhaeltnis durch eine Fit an das Zeitspektrum von Myonzerfaellen im KARMEN-Detektor zu R ({mu}{sup +}/{mu}{sup -})=1.32{+-}0.05 bestimmt werden. Dies ermoeglichte die genau Bestimmung der Einfangrate {Lambda}{sub c} von negativen Myonen an {sup 12}C: {Lambda}{sub c}{sup 12}C({mu}{sup +},{nu}{sub {mu}}){sup 12}B=(6.86{+-}0.59).10{sup 3}s{sup -1}, die in guter Uebereinstimmung mit dem bisher besten experimentellen Wert von {Lambda}{sub c}=(7.05{+-}0.27).10{sup 3}s{sup -1} aus dem Jahr 1964 ist. Zum ersten Mal ueberhaupt konnte auch eine Myoneinfangrate fuer die seltene Reaktion {mu}{sup -}+{sup 13}C{yields}{sup 12}B+n+{nu}{sub {mu}} angegeben werden: {Lambda}{sub c}{sup 13}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}n){sup 12}B= (21.9{+-}3.9).10{sup 3} s{sup -1}, die etwa 30% geringer ist als theoretisch erwartet. Durch die eingehende Untersuchung von myoninduzierten Untergrundereignissen konnten geeignete Reduktionsmassnahmen abgeleitet werden, die die Messung der 15.1 MeV {gamma}{sup -}Quanten aus der neutralen Kernanregung {sup 12}C({nu},{nu}`) {sup 12}C{sup *} mit einem Signal-zu-Untergrundverhaeltnis von besser als 2:1 erlauben. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Monte-Carlo-Simulationen mit GEANT3 sowohl fuer neutrino- als auch fuer myoninduzierte Reaktion in KARMEN-Detektor durchgefuehrt. Die gemessenen Energie- und Ortsverteilungen von myoniduzierten Ereignissen waren in guter Uebereinstimmung mit den berechneten.}
place = {Germany}
year = {1993}
month = {Feb}
}
title = {Muon induced reactions in the KARMEN neutrino detector; Myoninduzierte Reaktionen im KARMEN Neutrinodetektor}
author = {Grandegger, W}
abstractNote = {This report deals with the detailed study of muon induced reactions in the KARMEN detector system. However such reactions are not only background for neutrino events: The precise measurement of muon capture and muon decay reactions allows to determine and test a variety of detector properties and efficiencies and to check corresponding Monte-Carlo simulations. Furthermore important results for the structure of weak hadronic currents could be deduced by measuring muon capture on carbon. The muon charge ratio was determined by fitting the time distribution of muon decays in the KARMEN detector: R({mu}{sup +}/{mu}{sup -})=1.32{+-}0.05. This allowed a precise determination of the capture rate of negative muons on {sup 12}C: {Lambda}{sub c}{sup 12}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}){sup 12}B=(6.86{+-}0.59).10{sup 3} s{sup -1}, which is in good agreement with the best experimental value of {Lambda}{sub c}=(7.05{+-}0.27).10{sup 3} s{sup -1} measured in 1964. For the first time a capture rate for the rare process {mu}{sup -}+{sup 13}C{yields}{sup 12}B+n+{nu}{sub {mu}} could be extracted: {Lambda}{sub c}{sup 13}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}n){sup 12}B=(21.9{+-}3.9).10{sup 3} s{sup -1}, which is about 30% lower than theoretically expected. Effective methods for background reduction have been deduced from the detailed study of muon induced background reactions which make it possible to observe the 15 MeV {gamma}-rays from the neutral neutrino nucleus excitation {sup 12}C({nu},{nu}`){sup 12}C{sup *} with a signal-to-background ratio better than 2:1. Extended Monte-Carlo-Simulations with GEANT3 have been performed for neutrino and muon induced reactions in the KARMEN detector. The measured energy and spatial distributions of the muon induced reactions are in good agreement with the calculated ones thus verifying the good properties of the KARMEN detector. Therefore reliable results can also be expected for the neutrino induced reactions. (orig./HSI) [Deutsch] Das Ziel dieser Arbeit war die detaillierte Untersuchung myoninduzierter Reaktionen im KARMEN-Detektorsystem, die aber nicht nur Untergrund fuer den Neutrinonachweis darstellen. Durch die praezise Messung von Myoneinfang- und Zerfallsreaktionen kann eine Vielzahl von Detektoreigenschaften bestimmt und ueberprueft sowie mit entsprechenden Monte-Carlo-Berechnungen verglichen werden. Ausserdem konnten fuer den Myoneinfang am Kohlenstoff relevante Ergebnisse fuer die Struktur der schwachen hadronischen Stroeme abgeleitet werden. So konnte das Mynonladungsverhaeltnis durch eine Fit an das Zeitspektrum von Myonzerfaellen im KARMEN-Detektor zu R ({mu}{sup +}/{mu}{sup -})=1.32{+-}0.05 bestimmt werden. Dies ermoeglichte die genau Bestimmung der Einfangrate {Lambda}{sub c} von negativen Myonen an {sup 12}C: {Lambda}{sub c}{sup 12}C({mu}{sup +},{nu}{sub {mu}}){sup 12}B=(6.86{+-}0.59).10{sup 3}s{sup -1}, die in guter Uebereinstimmung mit dem bisher besten experimentellen Wert von {Lambda}{sub c}=(7.05{+-}0.27).10{sup 3}s{sup -1} aus dem Jahr 1964 ist. Zum ersten Mal ueberhaupt konnte auch eine Myoneinfangrate fuer die seltene Reaktion {mu}{sup -}+{sup 13}C{yields}{sup 12}B+n+{nu}{sub {mu}} angegeben werden: {Lambda}{sub c}{sup 13}C({mu}{sup -},{nu}{sub {mu}}n){sup 12}B= (21.9{+-}3.9).10{sup 3} s{sup -1}, die etwa 30% geringer ist als theoretisch erwartet. Durch die eingehende Untersuchung von myoninduzierten Untergrundereignissen konnten geeignete Reduktionsmassnahmen abgeleitet werden, die die Messung der 15.1 MeV {gamma}{sup -}Quanten aus der neutralen Kernanregung {sup 12}C({nu},{nu}`) {sup 12}C{sup *} mit einem Signal-zu-Untergrundverhaeltnis von besser als 2:1 erlauben. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Monte-Carlo-Simulationen mit GEANT3 sowohl fuer neutrino- als auch fuer myoninduzierte Reaktion in KARMEN-Detektor durchgefuehrt. Die gemessenen Energie- und Ortsverteilungen von myoniduzierten Ereignissen waren in guter Uebereinstimmung mit den berechneten.}
place = {Germany}
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