Results of the engineering run of the coherent neutrino nucleus interaction experiment (CONNIE)

Abstract

The CONNIE detector prototype is operating at a distance of 30 m from the core of a 3.8 GWth nuclear reactor with the goal of establishing Charge-Coupled Devices (CCD) as a new technology for the detection of coherent elastic neutrino-nucleus scattering. We report on the results of the engineering run with an active mass of 4 g of silicon. The CCD array is described, and the performance observed during the first year is discussed. A compact passive shield was deployed around the detector, producing an order of magnitude reduction in the background rate. The remaining background observed during the run was stable, and dominated by internal contamination in the detector packaging materials. The in-situ calibration of the detector using X-ray lines from fluorescence demonstrates good stability of the readout system. The event rates with the reactor ON and OFF are compared, and no excess is observed coming from nuclear fission at the power plant. The upper limit for the neutrino event rate is set two orders of magnitude above the expectations for the standard model. The results demonstrate the cryogenic CCD-based detector can be remotely operated at the reactor site with stable noise below2 e RMS and stable background rates. The success of the engineering test provides a clear path for the upgraded 100 g detector to be deployed during 2016.Fil: Aguilar Arevalo, A.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Bertou, Xavier Pierre Louis. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Fundación José A. Balseiro; ArgentinaFil: Bonifazi, C.. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Butner, M.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Cancelo, G.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Castañeda Vazquez, A.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Cervantes Vergara, B.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Chavez, C. R.. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: Da Motta, H.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: D'Olivo, J. C.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Dos Anjos, J.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Estrada, J.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Fernández Moroni, Guillermo. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras. Instituto ; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ford, R.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Foguel, A.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; Brasil. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Hernandez Torres, K. P.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Izraelevitch, F.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Kavner, A.. University of Michigan; Estados UnidosFil: Kilminster, B.. Universitat Zurich; SuizaFil: Kuk, K.. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados UnidosFil: Lima Jr, H. P.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Makler, M.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; BrasilFil: Molina, J.. Universidad Nacional de Asunción; ParaguayFil: Moreno Granados, G.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Moro, Juan Manuel. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Paolini, Eduardo Emilio. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras. Instituto ; ArgentinaFil: Sofo Haro, Miguel Francisco. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia D/area de Energia Nuclear; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tiffenberg, Javier Sebastian. Fermi National Accelerator Laboratory; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Trillaud, F.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Wagner, S.. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; Brasil. Pontificia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Brasi