n ÞV R ËQ ß e È û s ÚM ; c “ Ó Þ} x T u œ = kV È° Ë Ñß e È û s ړ Ó Þu œ 8 ý õ m Çy ¢ • ¤X N Ë

Volume 61, Number 8, 2011¸   8 Z 4, pp. 759∼762

New Physics: Sae Mulli (The Korean Physical Society), DOI: 10.3938/NPSM.61.759

ú

n ÞV R ËQ   ß e È û s ÚM ; c  “ Ó Þ} x T u œ = kV È° Ë Ñß e È û s ړ Ó Þu œ 8 ý õ m Çy ¢ • ¤X N Ë



™ »( å ¾ 6 Ò · " kŠ û B4 w H · ® £# Ü  ¢ 9

Ä

ºÅ ҙ èw n   ƒ  ½ ¨™ è, „  z Œ ™@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , F  g Å Ò 500-757

(2011¸   6 Z 4 1{ 9  ~ à Î6 £ §, 2011¸   6 Z 4 21{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2011¸   7 Z 4 25{ 9  > F  S X ‰& ñ )

× 

æ$ í p    Ž Ø  ¦ l \   6   x| ¨ c Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o_  x 9 • ¸\  ¦ # Œ Q t  ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ K " f " f– Ð q “ §K 

˜

Ѐ Œ ¤ . 8 £ ¤& ñ  ) a Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  oõ   ß ¼w n =_  x 9 • ¸° ú כ`  ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð  Ž Ø  ¦ l \   Œ •6   x   H  ҧ 4 õ  ×  æ§ 4 `  ¦

>

í ß – # Œ  Ž Ø  ¦ l  î ß –& ñ & h “   ½ ¨› ¸e ” `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . > : Ÿ x š ¸ \  ¦ ×  ¦ s l  0 AK " f  H  Ž Ø  ¦ l ? /_  ³ ð& h s 

÷

&  H € ª œ$ í  _  > hà º\  ¦ & ñ S X ‰ y  · ú ˜     H X <, s  ° ú כ`  ¦ > í ß – % i “ ¦, # QÖ ¼ & ñ • ¸ t  x 9 • ¸° ú כ`  ¦ & ñ S X ‰ y  8

£ ¤& ñ K     H t \  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ .

Ù þ

˜d ” # Q: Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o, x 9 • ¸, ‚  + þ A· ú ˜~  ´ $ ™H $ ™,  ß ¼w n =

Measurement of the Density of Liquid Scintillator Solvents for Neutrino Experiments

Byoung Chan Kim · Seung Won Seo · Kyung Kwang Joo ^∗

Institute for the Universe & Elementary Particles,

Department of Physics, Chonnam National University, Gwangju 500-757 (Received 1 June 2011 : revised 21 June 2011 : accepted 25 July 2011)

We used several different methods to measure the density of various liquid scintillator solvents used for neutrino experiments. Based on these measurement results, we calculate, for structual safety, the buoyancy force and the gravitational force exerted on the detector. Furthermore, if the systematic error is to be reduced, the exact number of protons in the target should be precisely known. For that purpose, the accuracy of the density measurement is estimated

PACS numbers: 42.25.Gy, 25.30.Pt

Keywords: Liquid scintillator, Density, LAB, Acrylic

I. " e  ] Ø

1. u œ = kV È° Ë Ñß e È û s ړ Ó Þu œ 8 ý õ m Çy ¢ • ¤X N Ë Ž Ò ÞM 

×

 æ$ í p    Ž Ø  ¦`  ¦ 0 AK  Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o`  ¦  6   x ½ + É Ã º e ”

 . Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o“ É r l ‘ : r 6   xÓ  o (base solvent)\ 

š

¸{ 9  (oil)`  ¦ ™ D ¥ ½ + Ë “ ¦, y n C`  ¦ ? /l  0 AK  $ 3 F  g ^ ‰ À Ò (flour)\  ¦ V , “ ¦   © œ    â Ó ü t| 9  (wavelength shifter)`  ¦ ' ‘ 

∗

E-mail: [email protected]

ô  Ç  [1].  Ž Ø  ¦ l   H  Ž Ø  ¦ 3 l q& h \     " é ¶: Ÿ x+ þ A <  ʓ É r " é ¶ + þ

A  ß ¼w n =s 
 Ä »o – Ð ë ß –[ þ t # Q”   l 0 p x s    É r Y >  7 á x À Ó_ 

% ò

% i  (layer)Ü ¼– Ð ½ ¨$ í ÷ &“ ¦, y Œ • % ò % i “ É r   É r 7 á x À Ó_  Ó  o

^

‰[ þ t – Ð G 0 >”   .   " f, ×  æ$ í p    Ž Ø  ¦ l \   6   x ½ + É Ó  o

^

‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦ 6   xÓ  o_  # Œ Q t  Ó ü t o ,  o† < Æ, F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í

`

 ¦ & ñ S X ‰ y     H  כ “ É r B Ä º ×  æ כ ¹  . ¢ ¸ô  Ç, y Œ • % ò % i \ 



 É r Ó  o^ ‰[ þ t s  G 0 >t l  M :ë  H \  x 9 • ¸ s  Ò q tl  9 Õ ª

–

Ð “  K   Ž Ø  ¦ l  ? / Ò\   Œ •6   x   H  ҧ 4 `  ¦ > í ß –   H X < Ó  o

^

‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o_  x 9 • ¸° ú כs  € 9 כ ¹  . ô  Ǽ # , [ j 7 á x À Ó_ 

×

 æ$ í p   (ν

e

, ν

µ

, ν

τ

)  H r ç ß –s  t z Œ ™\     y Œ •y Œ •   É r

-759-

-760- ô  Dz D GÓ ü t o † < Æ rt  “D hÓ ü t o ”, Volume 61, Number 8, 2011¸   8 Z 4

7 á

x À Ó_  ×  æ$ í p  – Ð  7   H X <,   ¨ 8 Š _  [ jl   H [ O e ” y Œ •• ¸ (θ

12

, θ

23

, θ

13

) – Ð
 è ­ q à º e ”  . s ×  æ (θ

12

, θ

23

)  H q “ §

&

h  ¸ ú ˜ 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 t ë ß –, θ

13

  H  f ”  & ñ x 9  >  8 £ ¤& ñ ÷ &t  3 l w

% i   [2]. " é ¶  – Ð\ " f ~ ½ ÓØ  ¦ ÷ &  H ×  æ$ í p  \  ¦ s 6   x # Œ θ

₁₃

\  ¦ 8 £ ¤& ñ  9  H z  ´+ « >s  þ j   H ² D G ? /ü @\ " f  Ö ¸ µ 1 Ïy  „  > h

÷

&“ ¦ e ”   H X <,   H  o ü < " é ¶  o \  1 l x{ 9 ô  Ç ¿ º > h_   Ž Ø  ¦ l 

\

 ¦ ë ß –[ þ t # Q { 9  _  > hà º\  ¦ 8 £ ¤& ñ q “ §ô  Ç  [3]. > : Ÿ x š ¸ \  ¦

×

 ¦ s l  0 AK  — ¸Ž  H  כ s  1 l x{ 9 ô  Ç (identical) ¿ º > h_   Ž Ø  ¦ l

\  ¦ ë ß –[ þ t # Q   H  o ü < " é ¶  o \  [ O u    H X <, ×  æ$ í p   _

 ³ ð& h  (target)s  ÷ &  H Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o_  € ª œ$ í  à º

 ¿ º  Ž Ø  ¦ l \ " f 1 l x{ 9 K   ô  Ç .   " f, & ñ S X ‰ ô  Ç € ª œ$ í



 > hà º\  ¦ · ú ˜l  0 AK " f• ¸ x 9 • ¸\  @ /ô  Ç & ñ ˜ Ѝ  H € 9 à º& h s 



.   " f Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o_  x 9 • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ K  ˜ Ѝ  H  כ

“ É

r B Ä º _ p  e ”   H { 9 s  .

2. u œ = kV È° Ë Ñß e È û s Ú “ Ó Þu œ 

Ó 

o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o`  ¦ ë ß –[ þ t l  0 AK   © œ { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð æ

¼s   H l ‘ : r 6   xÓ  oÜ ¼– Ѝ  H pseudocumene (PC or TMB, C9H12, 1,2,4-trimethylbenzene) s  e ”  . PC  H y n C ~ ½ Ó Ø

 ¦ | ¾ Ós  ´ ú §t ë ß –, µ 1 Ï o& h s  ± ú “ ¦ (48

^◦

C) ¨ 8 Š â õ  “  ^ ‰

\

 Ä »K ô  Ç é ß –& h `  ¦ t “ ¦ e ”  . Õ ªµ 1 Ú\ , 1,2-dimethyl- 4-(1-phenylethyl)-benzene (phenyl-o-xylythane, PXE, C

16

H

18

)  æ ¼s   H X < µ 1 Ï o& h “ É r 145

^◦

C s  . 0 A_  l ‘ : r 6

  xÓ  o`  ¦  B$ 3 r ~  ´ 3 l q& h Ü ¼– Ð diluent 6   xÓ  o`  ¦  6   x   H X <, mineral oil (MO, C

n

H

2n+2

, where n = 11 ∼ 44))`  ¦



 H  . MO  H  r    : £ ¤$ í s    É r s \  ¦ ”   . ¢ ¸ ô

 Ç, dodecane (C

₁₂

H

₂₆

)`  ¦  6   x l • ¸   H X < µ 1 Ï o& h “ É r 83

^◦

C s  . PC_  é ß –& h `  ¦ ˜ Ðî ß – l  0 AK  y n C ~ ½ ÓØ  ¦ | ¾ ӕ ¸ PC ü <  _  q 5 p w €  " f ¨ 8 Š ⠕ 2 ; o& h s “ ¦ µ 1 Ï o& h s  Z  }

“ É

r 6   xÓ  oÜ ¼– Ð ‚  + þ A· ú ˜~  ´ $ ™H $ ™ (Linear Alkyl Benzene, LAB, C

n

H

2n+1

-C

6

H

5

, n = 10 ∼ 13) s  þ j   H \  Å Ò3 l q`  ¦ ~ à Γ ¦ e ”

 . Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o(Liquid Scintillator, LS)“ É r 0 A_  6

  xÓ  o\  y n C`  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦   H $ 3 F  g ^ ‰\  ¦ V , # Q ë ß –Ž  H  . $ 3 F  g ^ ‰– Ð



 H 2,5-diphenyloxazole (PPO, C

15

H

₁₁

NO)
 BPO (2-(4- bipheny)-5-phenyloxazole), p-terphenyl (PTF) 1 p x s   6   x

 )

a  . # Œl \  ~ ½ ÓØ  ¦ ) a y n C_    © œ`  ¦ F  g7 £ x; Ÿ ¤› ' a _  þ j@ / € ª œ 

´

òÖ  ¦ \  ´ ú Æ Òl  0 AK  1,4-bis(phenyl-2-oxazolyl)-benzene (POPOP, C

12

H

16

N

2

O

2

) s 
, 1,4,-bis(2-methylstyryl)- benzene (bis-MSB)\  ¦ ' ‘ ô  Ç . Õ ªo “ ¦ z  ´+ « >3 l q& h \   



, ×  æ$ í   Ÿ í S \ ‰ é ß –€  & h s  Z  }“ É r gadolinium (Gd) <  ʓ É r boron (B) 1 p x`  ¦ 6   x K ô  Ç Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o (GdLS, boron- loaded LS)`  ¦ ë ß –[ þ t à º• ¸ e ”  . ô  Ǽ # ,  © œ\ O & h Ü ¼– Ð s p  ë

ß –[ þ t # Q”   Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o“   BC521_  x 9 • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ K 

˜

Ѐ Œ ¤ . BC521_  µ 1 Ï o& h “ É r 44

^◦

C s “ ¦, Ï ã J] X Ò  ¦“ É r 1.50, Gd“ É r 0.5 %  6   x K ÷ &# Q e ”   [4].

3. u œ = kV È° Ë Ñß e È û s ÚM 8 ý  Œ º

"

é

¶  § 4  µ 1 τ  ™ è\ " f Ù þ ˜Ô  æ õ \  _ K  ~ ½ ÓØ  ¦ ÷ &  H ×  æ$ í p 



\  ¦ s 6   x K  ”  1 l x  ¨ 8 Š  © œÃ º θ

13

\  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”  . ‰ & ³ F

 „   [ j> & h Ü ¼– Ð á Ô| ½ ÓÛ ¼ (Double Chooz), ×  æ² D G (Daya Bay), ô  Dz D G (RENO, Reactor Experiment for Neutrino Oscillation) \ " f z  ´+ « > r [ O s  | [ O  ×  æ s  9 l ‘ : r& h Ü ¼– Ð

° ú

 “ É r ½ ¨› ¸ü < + þ AI \  ¦ ”    Ž Ø  ¦ l \  ¦  6   x ô  Ç  [3]. s [ þ t z 

´+ « >\ " f | [ O  ×  æ“   ×  æ$ í p    Ž Ø  ¦ l   H 4% ò % i  (layer)Ü ¼

–

Ð ½ ¨$ í ÷ &# Q e ”  . 1 l xd ” " é ¶: Ÿ x+ þ AÜ ¼– Ð ×  æd ” % ò % i \ " f Ò'   

¾ ú

 A á ¤ Ü ¼– Ð target, γ-catcher, buffer, veto % ò % i Ü ¼– Ð s À Ò# Q 4

R e ”  . Target“ É r  ß ¼w n =– Ð ë ß –[ þ t # Qt   H X < ? / Ò\  [  t o

³ o u s  (Gd) 6   x K   ) a Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  oÜ ¼– Ð G 0 >”   . γ- catcher % i r   ß ¼w n =– Ð ë ß –[ þ t # Qt “ ¦ ? / Ò\  Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦ 6

  xÓ  os  [ þ t # Qç ß – . Buffer  H Û ¼_ …“  Y UÛ ¼ Û ¼ 9 – Ð ë ß –[ þ t # Qt 

“

¦ mineral oils  [ þ t # Qç ß – .  ± p  ¾ ú  A á ¤ \  e ”   H veto  H œ í í

 H à º 3  7 £ x À Óà º– Ð G î  r + þ AI _   Ž Ø  ¦ l s  .

II. õ m Çy ¢• ¤X N Ë U ê s0 n É

1. R ú n Þä _ Ë (pycnometer) ù p § T “ Ó Þ” X ¢ õ m Çy ¢ • ¤X N Ë

 © œ ’ < H / 'î  r ~ ½ ÓZ O _  
– Ð q ×  æ# î `  ¦ s 6   x K  x 9 • ¸

\

 ¦ 8 £ ¤& ñ K  ˜ Ѐ Œ ¤ . Ó  o^ ‰_  x 9 • ¸  H é ß –0 A  Òx { © œ | 9 | ¾ Ó (g/ml) Ü ¼– Ð & ñ _   ) a  . ¢ ¸ô  Ç q ×  æ“ É r Å Ò# Q”   Ó  o^ ‰_   Òx  ü

< ° ú  “ É r  Òx _  í  H à ºô  Ç Ó ü t _  | 9 | ¾ Óq  s Ù ¼– Ð 8 £ ¤& ñ  ) a “ : r • ¸

\

" f p t  r « Ñ_  x 9 • ¸  H  6 £ § õ  ° ú  s  ½ ¨½ + É Ã º e ”  

d = d

o

(W − W

b

) (W

_o

− W

b

)

#

Œl " f d

o

  H · ú ˜“ ¦ e ”   H Ó  o^ ‰_  x 9 • ¸, W

b

  H q ×  æ# î ë ß –_  Á º

>

, W

^o

  H x 9 • ¸\  ¦    H q ×  æ# î \  { Œ ™|   Ó  o^ ‰_  Á º> , W   H q

×  æ# î \  p t  r « Ñ\  ¦ G î  r Ê ê Á º> s  .

2. X N Ëõ m Ç$ [ù n Ú • ¤X N Ë X ê sR  (kit)õ u § T “ Ó Þ” X ¢ õ m Çy ¢ • ¤X N Ë

q

×  æ# î `  ¦  6   x ô  Ç x 9 • ¸ 8 £ ¤& ñ õ  " f– Ð q “ §  Ž ž Ð l  (cross check) 0 AK  & ñ x 9 $ Ö  ¦`  ¦  6   x K  8 £ ¤& ñ `  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤ 

%

i  . s  ~ ½ ÓZ O “ É r Ä ºo   Òx \  ¦ & ñ S X ‰ y  ¸ ú ˜ · ú ˜“ ¦ e ”   H sinker\  ¦ / B N l  ×  æ õ  8 £ ¤& ñ “ ¦    H Ó  o^ ‰ 5 Å q \  y Œ •y Œ • { Œ ™

" f Á º> \  ¦ ± p Ê ê s  Ñ ü t _  s \  ¦ t “ ¦ x 9 • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ 



 H ~ ½ ÓZ O `  ¦  6   x ô  Ç . $ Ö  ¦“ É r Ohaus  r  discovery bal-

ance ] j¾ ¡ §`  ¦  6   x % i   H X <, & ñ x 9 • ¸  H ™ èÕ ü w& h  4 o  t 

× 

æ$ í p    Ž Ø  ¦ l \   6   x| ¨ c Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o_  x 9 • ¸ 8 £ ¤& ñ – ^ ” # î ð ø Í 1 p x -761-

Table 1. Density of various solvents used for liquid scintillator with different methods. Unit is g/ml. Temperature is 25

^◦

C.

Solvents Pycnometer Ohaus Balance Portable Meter

LAB 0.854 0.851 0.852

Mineral oil 0.830 0.826 0.829

Distilled water 1.000 0.996 0.997

LS 0.855 0.852 0.853

GdLS 0.855 0.853 0.855

Mesitylene 0.864 0.859 0.861

PC 0.874 0.869 0.871

PXE 1.010 1.004 1.005

Dodecane 0.749 0.743 0.744

BC521 0.893 0.887 0.888

Table 2. Dimensions of the mechanical structure of the RENO detector. (

^∗

) The buffer vessel thickness is 6 mm for the top and barrel sections and 12 mm for the bottom section.

Detector Outer Outer Thickness Material

Component Diameter(mm) Height(mm) (mm)

Target 2750 3150 Gd-loaded LS

Target Vessel 2800 3200 25 Acrylic

γ-catcher 3940 4340 570 LS

γ-catcher Vessel 4000 4400 30 Acrylic

Buffer 5388 5788 694 Oil

Buffer Vessel 5400 5800 6/12 SUS

Veto 8400 8890 1500 Water

&

ñ S X ‰ ô  Ç ± 0.001 g à ºï  r s  . s  & ñ • ¸_  & ñ x 9 • ¸  H Ä ºo  z  ´ +

«

> 3 l q& h `  ¦ Ø  æì  r y  ë ß –7 á ¤ r †   “ ¦ ½ + É Ã º e ”  .



ß ¼w n =õ  ° ú  “ É r “ ¦^ ‰_   â Ä º• ¸, s  ~ ½ ÓZ O `  ¦  6   x K  ç ß –é ß – y

 x 9 • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”  . 8 £ ¤& ñ “ ¦    H “ ¦^ ‰\  ¦ Ó ü t

\

 | 9 # QV , % 3 `  ¦ M :,  Òx \  K { © œ   H ë ß –
p u _  Ó ü t`  ¦ x 9 # Q? /



 H  Ø Ôv B jX <Û ¼ (Archimedes) " é ¶ o \  ¦  6   x ô  Ç .

3. œ Å6 “ Ó Þ õ m Çy ¢ R ú n Þ4 õ u § T “ Ó Þ” X ¢ • ¤X N Ë õ m Í M  

{ 9

‘ : r KEM  _  DA-130 Ê ë@ /+ þ A x 9 • ¸q ×  æ > \  ¦  6   x 

%

i  . s   © œu   H “ ¦Ä » ”  1 l x Å Òl  8 £ ¤& ñ ~ ½ Ód ” `  ¦  6   x ô  Ç  כ Ü

¼– Ð Ê ë@ / ç ß –¼ #   9 ’ < H~ 1 >  x 9 • ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É Ã º e ”   H  © œ

&

h

`  ¦ t   H X <, “ : r • ¸ 8 £ ¤& ñ # 3 0 A 0 ∼ 40

^◦

C \ " f ì  r K 0 p x

“

É r 0.001 g/cm

³

s  . Õ ªµ 1 Ú\  Hare  © œu ,  Òx  e  ¦  Û ¼ß ¼,



s ß ¼– Ð x & Ï @`  ¦ s 6   x K  8 £ ¤& ñ K  ˜ Ѐ Œ ¤  H X <, 0 A [ j t  8 £ ¤

&

ñ   õ ü < ß ¼>   Ø Ôt  · ú §€ Œ ¤t ë ß –,  Òx ü < | 9 | ¾ Ó 8 £ ¤& ñ \ " f q

2 Ÿ © ÷ &  H š ¸ Ö  ¦ s   © œ@ /& h Ü ¼– Ð Z  }    H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3 



.

III. õ m Çy ¢ • ¤X N Ë + s ÇÊ Ý õ m Í ö n ÚP 
ì ŕ ¤ 4  ˜ m

1. • ¤X N Ë + s ÇÊ Ý

#

Œ Q t  6   xÓ  o_  x 9 • ¸ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ \  ¦ ³ ð1\ 
 ? /

%

3  . y Œ • 6   xÓ  o`  ¦ 10  r 8 £ ¤& ñ # Œ ¨ î ç  H ° ú כõ  š ¸ \  ¦ > í ß – 

%

i  . LAB_   â Ä º, ² D G ? / s à º o† < Æ\ " f Ò q tí ß –   H ] j¾ ¡ §`  ¦



6   x % i “ ¦, MO_   â Ä º " f”   o† < Æ\ " f ½ ¨{ 9 ô  Ç KF50 ] j

¾

¡

§`  ¦ s 6   x % i  . x 9 • ¸ 8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 AK  ] j› ¸ô  Ç LS  H LAB \  PPO 3 g/l ü < bis-MSB 30 mg/l\  ¦ V , # Q ë ß –[ þ t% 3 “ ¦, GdLS



 H LS \  Gd\  ¦ 0.1 % 6   x K  % i  .

q

×  æ# î  6   x _   â Ä º, 8 £ ¤& ñ    Â Òx ü < | 9 | ¾ Ó   _ 

t  · ú § " f š ¸ ° ú כ\  ¦ ½ ¨ l   H B Ä º # Q§ >  . Ohaus  © œ u

_   â Ä º, š ¸   H ±0.001 à ºï  r s “ ¦, Ê ë@ /6   x 8 £ ¤& ñ l _   â Ä

º• ¸  _  ° ú  “ É r à ºï  r Ü ¼– Ð B Ä º  Œ • “ ¦ ^  ¦ à º e ”  . ™ èà º

&

h

 Ñ ü t P : o  t   H 3 t  ~ ½ ÓZ O  — ¸¿ º ¸ ú ˜ ´ ú   H  “ ¦ ½ + É Ã º e ”

 .



ß ¼w n =“ É r Degussa  r _  Plexiglass GS233 ] j¾ ¡ §`  ¦   6

 

x % i  . / B N l ×  æ õ  Ó ü t 5 Å q \ " f_   ß ¼w n =_  Á º> \  ¦ 8 £ ¤& ñ K

 s \  ¦ ½ ¨ €    ß ¼w n =\   Œ •6   x   H  ҧ 4 `  ¦ · ú ˜ à º e ” 

“

¦, s   ҧ 4 “ É r  ß ¼w n =_   Òx ü < ° ú  “ É r  Òx \  K { © œ   H

-762- ô  Dz D GÓ ü t o † < Æ rt  “D hÓ ü t o ”, Volume 61, Number 8, 2011¸   8 Z 4

Ó ü

t _  Á º> s  . # Œl \  “ : r • ¸\    É r Ó ü t _  x 9 • ¸³ ðü < @ /› ¸

\

 ¦ K " f  ß ¼w n =_   Òx \  ¦ · ú ˜ à º e ” # Q þ j7 á x& h Ü ¼– Ð  ß ¼w n = _

 x 9 • ¸\  ¦ ½ ¨½ + É Ã º e ”  .   õ   H 1.186 g/cm

³

\  ¦ % 3 % 3   H X

<, Degussa  r  8 £ ¤ _   « Ñ\  _  €  , 1.19 g/cm

³

s # Œ

"

f,  H s \  ¦ ˜ Ðs t  · ú §6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

2. ß e È û s ÚM 8 ý ” ¼I í Ä 4  ˜ m

\

V\  ¦ [ þ t # Q, RENO z  ´+ « >_   â Ä º ×  æ$ í p    Ž Ø  ¦ l _  ½ ©

 

õ  % i † < Æ& h  ½ ¨› ¸  H ³ ð 2ü < ° ú    [5].   " f, · ú ¡\ " f 8 £ ¤

&

ñ ô  Ç x 9 • ¸ ° ú כ`  ¦ t “ ¦, \ O  ë ß –
p u _  j Ë µs  y Œ •  Ž Ø  ¦ l  % ò

%

i \   Œ •6   x   H t \  ¦ \ V © œ½ + É Ã º e ”  . Buffer tank_   â Ä º Ó

ü t (1 g/ml) – Ð G 0 >”   veto î ß –\  e ”   H X <,  Òx   H 132,770 l s “ ¦ | 9 | ¾ ӓ É r 121,250 kg s  .   " f, * ‹š ¸Ø Ô 9  H  ҧ 4 

“

É r 1.3 × 10

⁶

N s “ ¦,  A  ~ ½ ӆ ¾ Ó_  ×  æ§ 4 “ É r 1.2 × 10

⁶

N s

Ù ¼– Ð,   õ & h Ü ¼– Ð €  • 11 — : r _   ҧ 4 s   Œ •6   x ô  Ç . s  j Ë µ

`

 ¦  © œ Wr & Å Òl  0 AK  buffer stainless steel tank  H q ž Ð



{ Œ •\  é ß –é ß –y  “ ¦& ñ ÷ &# Q e ”  .

γ-catcher _   â Ä º  H, mineral oil (0.830 g/ml) – Ð 1 p q ð

ø Í buffer tank î ß –\  e ”  .  Òx   H 55,250 l s “ ¦, | 9 | ¾ ӓ É r 48,640 kg s Ù ¼– Ð,  ҧ 4 “ É r 4.5 × 10

⁵

N s “ ¦, ×  æ§ 4 “ É r 4.8 × 10

⁵

N s  . ½ + ˧ 4 “ É r €  • 2.7 — : r Ü ¼– Ð  A  ~ ½ ӆ ¾ Ó_  ×  æ§ 4 ë ß –  Œ • 6

 

x K   Ž Ø  ¦ l  ½ ¨› ¸& h Ü ¼– Ð î ß –& ñ  “ ¦ ^  ¦ à º e ”  .    : r

&

h Ü ¼– Ð ! Q( ü < y Œ ™ Ö  5 g_  ×  æ | ¾ Ós   © œ{ © œy  ß ¼t ë ß –  ҧ 4 

\

 _ ô  Ç  © œ W– Ð  Ž Ø  ¦ l \   Œ •6   x   H í  H à ºô  Ç j Ë µ“ É r ß ¼t  · ú §



.

3. W ë sV R Ë • ¤ 4  ˜ m

"

é

¶„  \ " f ~ ½ ÓØ  ¦ ÷ &  H ×  æ$ í p  \  ¦ s 6   x K  ”  1 l x  ¨ 8 Š  © œÃ º θ

₁₃

\  ¦ 8 £ ¤& ñ  9“ ¦ ½ + É M :, > : Ÿ x š ¸ \  ¦ ×  ¦ s l  0 AK " f  H,



 H  o   Ž Ø  ¦ l ü < " é ¶  o   Ž Ø  ¦ l _  ³ ð& h (target)_  € ª œ$ í



à º þ j@ /ô  Ç 1 l x{ 9 K   ô  Ç . s \  ¦ 0 A # Œ x 9 • ¸_  & ñ x 9 

•

¸\  ¦ # QÖ ¼ & ñ • ¸ t  8 £ ¤& ñ K     H t \  ¦ · ú ˜  ^  ¦ € 9 כ ¹

e ”

 .

‚

 + þ A· ú ˜~  ´ $ ™H $ ™ (Linear Alkyl Benzene, LAB, C

n

H

2n+1

- C

6

H

5

, n = 10 ∼ 13) _  ì  r  | ¾ ӓ É r 247.43 g s  . LAB_  x 9

• ¸ 0.85(g/ml) { 9 M :, 1 m

³

\  [ þ t # Q e ”   H LAB ì  r  

>

hà º  H

^0.85N_247.43^A106

s “ ¦, 1 m

³

_  LAB5 Å q \  [ þ t # Q e ”   H € ª œ$ í



_  > hà º  H

^30×0.85N_247.43^A106

s  . # Œl " f N

^A

  H  ˜ Ð× ¼

–

Ð Ã ºs  .   " f, RENO z  ´+ « >_   â Ä º, target_   Òx   H 19.7 m

³

s l  M :ë  H \  # Œl \  [ þ t # Q e ”   H € ª œ$ í  _  8 ú x > h Ã

º  H 12.22223 × 10

²⁹

s  . ë ß –€  • LAB_  8 £ ¤& ñ  ) a x 9 • ¸

™

èà º& h  ' Í P : o \ " f  H “ ¦& ñ ÷ &“ ¦ Ñ ü t P : o \ " f   ô  Ç 

“

¦ €   s  כ Ü ¼– Ð “  ô  Ç € ª œ$ í   > hà º s   H ±1.1 %    o

\

 ¦ œ íA ô  Ç . t ë ß –, Ñ ü t P : o  t   H “ ¦& ñ ÷ &“ ¦ ! Ó P :  o

\ " f   ô  Ç “ ¦ €  , € ª œ$ í  _  > hà º  H 0.5 %    oô  Ç



.   " f, z  ´+ « >3 l q& h `  ¦ 0 AK " f x 9 • ¸ 8 £ ¤& ñ s  þ j™ èô  Ç ™ è Ã

º& h  Ñ ü t P : o  t   H & ñ S X ‰ €   x 9 • ¸ s \ " f š ¸  H % ò † ¾ Ó

“ É

r ß ¼t  · ú § “ ¦ ½ + É Ã º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

×

 æ$ í p    Ž Ø  ¦ \  æ ¼s   H # Œ Q t  Ó  o^ ‰ $ 3 F  g  Ž Ø  ¦ 6   x Ó 

o (LAB, MO, GdLS, LS, mesitylene, PC, PXE, dode- cane, BC521) \  @ /ô  Ç x 9 • ¸\  ¦ Y > t    É r ~ ½ ÓZ O  (q ×  æ# î ,

$

Ö  ¦, Ê ë@ /6   x x 9 • ¸q ×  æ > )`  ¦  6   x # Œ 8 £ ¤& ñ ô  Ç Ê ê q “ § 

%

i  . 0 A  © œu [ þ t _  ì  r K 0 p x \  K { © œ   H ™ èà º& h  Ñ ü t P : o 



t   H 1 l x{ 9  % i  . ¢ ¸ô  Ç  ß ¼w n =_  x 9 • ¸• ¸ Ohaus $ Ö  ¦

`

 ¦  6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i “ ¦, reference ° ú כõ   H s \  ¦ ˜ Ðs  t

 · ú §€ Œ ¤ . ‚  + þ A· ú ˜~  ´ $ ™H $ ™ (LAB) l ì ø Í Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž Ø  ¦6   xÓ  o

`

 ¦ ë ß –Ž  H  “ ¦ ½ + É M :, x 9 • ¸° ú כ_  & ñ x 9 • ¸\  _ ô  Ç Ó  o^ ‰$ 3 F  g Ž  Ø

 ¦6   xÓ  o_  € ª œ$ í  _  8 ú x > hà º    o % ò † ¾ ӓ É r ß ¼t  · ú § . ¢ ¸ ô

 Ç 8 £ ¤& ñ  ) a x 9 • ¸\  ¦ l ì ø ÍÜ ¼– Ð  Ž Ø  ¦ l _  y Œ • % ò % i \ " f  Œ •6   x

  H  ҧ 4 õ  ×  æ§ 4 \  _ ô  Ç ½ + ˧ 4 `  ¦ ½ ¨ô  Ç   õ   A  ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼

–

Ð þ j7 á x j Ë µs   Œ •6   x K   Ž Ø  ¦ l  î ß –& ñ & h s    H  כ `  ¦ S X ‰ “  

½

+ É Ã º e ” % 3  .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r 2010¸  • ¸ „  z Œ ™@ /† < Ɠ § † < ÆÕ ü tƒ  ½ ¨q  t " é ¶ \  _ 

# Œ ƒ  ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] J. S. Park et al., SAEMULLI 58, 62 (2009).

[2] K. Anderson et al., “White paper report on using nuclear reactors to search for a value of θ

13

”, hep- ex/0402041 (2004).

[3] For Double Chooz experiment, see http:// dou- blechooz.in2p3.fr. For Daya Bay experiment, see http://dayawane.ihep.ac.cn. For RENO experiment, see http//reno01.snu.ac.kr/RENO.

[4] www.detectors.saint-gobain.com/. . .Data Sheets/BC521- Data-Sheet.pdf.

[5] J. K. Ahn et al., hep-ex, arXiv:1003.1391.