Thesis:

Caracterización del espectro de neutrones bajo 1 GeV en el Experimento SHiP de CERN

El experimento SHiP (Search for Hidden Particles) propone la exploración del Sector Oculto (Hidden Sector ) mediante la detección de productos de desintegración de partículas de interacción débil. Para ello, se depositarán protones de 400 GeV provenientes del Super Proton Synchroton (SPS) de CERN sobre un blanco de alta densidad y alto número atómico. Esta colisión dará origen a un intenso flujo de partículas secundarias, entre ellas neutrones, las cuales inducen ruido de fondo potencialmente capaz de interferir con las mediciones en los detectores de SHiP. El presente trabajo presenta un estudio detallado de la población de neutrones de baja energía (bajo 1 GeV) cuya presencia es capaz de provocar falsos positivos en las señales de partículas del sector oculto. A través de simulaciones Monte Carlo utilizando el código FLUKA, se caracterizó la presencia de neutrones en áreas sensibles del experimento. Los resultados permitieron identificar las zonas de mayor carga radiativa y evaluar una estrategia de mitigación de fondo de neutrones como el uso de blindajes borados, logrando una reducción del fondo inducido en las regiones fiduciales de detección.

The SHiP (Search for Hidden Particles) experiment proposes the exploration of the Hidden Sector by detecting the decay products of weakly interacting particles. To achieve this, 400 GeV protons from CERN's Super Proton Synchroton (SPS) are deposited onto a high-density, high-atomic-number target. This collision generates an intense flux of secondary particles, including neutrons, which induce background noise potentially capable of interfering with measurements in the SHiP detectors. This work presents a detailed study of the population of low-energy neutrons (below 1 GeV) whose presence can cause false positives in the Hidden Sector particle signals. Through Monte Carlo simulations using the FLUKA code, the presence of neutrons in sensitive areas of the experiment was characterized. The results made it possible to identify the areas of highest radiative load and evaluate a neutron background mitigation strategy such as the use of borated shielding, achieving a reduction of the induced background in the fiducial detection regions.