Contribution to the search for solar axions in the CAST experiment

Abstract

The CERN Axion Solar Telescope (CAST) is an implementation of the axion helioscope with the highest sensitivity to date. In the present thesis the results of the analysis of one of the Micromegas detectors in CAST (sunrise side) for the 2009 and 2010 data taking periods are presented.A new detector lab has been realized at CERN (162 S-065) with a variable energy calibration system based on an X-ray beam line built at the Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik/Garching (MPE). The purpose of this work is to calibrate for the first time the present and future CAST detectors, in a number of energies and test the efficiency of the software selection criteria.The results of the measurements in the lab were used in the analysis of the data acquired in 2009 and 2010 with the sunrise Micromegas detector of CAST. The data are consistent with no axion signal, thus a limit in the coupling constant of axions to photons is extracted in the axion mass range 0.655 -1.01 eV/c2:gαγ ≤ 3.9×10-10 GeV-1 at 95% CLwhich is expected to be slightly improved by the contribution of the rest of the detectors

Το Τηλεσκόπιο Ηλιακών Αξιονίων στο CERN (CAST), είναι μια εφαρμογή ενός ηλιοσκοπίου αξιονίων με τη μεγαλύτερη μέχρι στιγμής ευαισθησία. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ανάλυσης των δεδομένων που λήφθηκαν με έναν από τους ανιχνευτές Micromegas του πειράματος CAST, της ανατολικής μεριάς, κατά τις περιόδους λήψης δεδομένων του 2009 και 2010.Για να καθοριστεί η επίδοση της επιλογής γεγονότων στην αναγνώριση των ακτίνων Χ ένα νέο εργαστήριο εξοπλίστηκε στο CERN, που περιλαμβάνει ένα σύστημα βαθμονόμησης μεταβλητής ενέργειας. Το σύστημα αυτό βασίζεται στη γραμμή ακτίνων Χ που κατασκευάσθηκε στο ινστιτούτο Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik/Garching (MPE). Σκοπός του εγχειρήματος αυτού είναι να βαθμονομηθούν για πρώτη φορά οι τωρινοί και μελλοντικοί ανιχνευτές που θα χρησιμοποιηθούν στο CAST σε μια πληθώρα ενεργειών μεταξύ 2 και 10 keV. Η μελέτη αυτή είναι απαραίτητη για την ανάλυση δεδομένων γιατί είναι ο μόνος τρόπος να οριστεί η απόδοση του λογισμικού επιλογής γεγονότων στο ενεργειακό εύρος ενδιαφέροντος.Τα αποτελέσματα της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν στην περαιτέρω ανάλυση των δεδομένων που λήφθηκαν το 2009 και 2010 από τον ανιχνευτή Micromegas της ανατολικής μεριάς του πειράματος CAST. Τα δεδομένα αυτά είναι συμβατά με την έλλειψη σήματος αξιονίου και χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογιστεί ένα όριο για την σταθερά σύζευξης αξιονίου – φωτονίου στην περιοχή μαζών αξιονίου 0.655 -1.01 eV/c2:gαγ ≤ 3.9×10-10 GeV-1 at 95% CLΤο οποίο θα βελτιωθεί από τη συνεισφορά και των υπολοίπων ανιχνευτών του πειράματος.