Design, construction and operation of the ProtoDUNE-SP Liquid Argon TPC

作者：A. Abed Abud, B. Abi, R. Acciarri, M. A. Acero, M. R. Adames, G. Adamov, D. L. Adams, M. Adinolfi, A. Aduszkiewicz, J. Aguilar, Zahid Ahmad, J. Ahmed, B. Ali-Mohammadzadeh, T. Alion, K. K. Allison, S. Alonso Monsalve, M. Alrashed, C. Alt, A. Alton, P. Amedo, J. Anderson, C. Andreopoulos, M. Andreotti, M. P. Andrews, F. Andrianala, S. Andringa, Н. Анфимов, Artur M. Ankowski, M. Antoniassi, M. Antonova, A. Antoshkin, Stefan Antusch, Alfredo Aranda, A. Ariga, L. Arnold, M. A. Arroyave, J. Asaadi, L. Asquith, A. Aurisano, V. Aushev, D. Autiero, M. Ayala-Torres, F. Azfar, H.O. Back, H.O. Back, J. J. Back, C. Backhouse, P. Baesso, I. Bagaturia, L. Bagby, N. Balashov, S. Balasubramanian, Pierre Baldi, B. Baller, Bindu A. Bambah, F. Barão, Gabriela Barenboim, Gareth J. Barker, Wayne Barkhouse, C. Barnes, G. Barr, J. Barranco Monarca, A. Barros, N. Barros, J. Barrow, A. Basharina-Freshville, A. Bashyal, V. Basque, E. Belchior, James Battat, Francesca De Battisti, F. Bay, J. L. Bazo Alba, J. F. Beacom, E. Bechetoille, B. Behera, L. Bellantoni, G. Bellettini, Vincenzo Bellini, O. Beltramello, D. Belver, N. Benekos, C. Benitez Montiel, F. Neves, J. Berger, S. Berkman, P. Bernardini, R. M. Berner, H. Berns, S. Bertolucci, M. Betancourt, A. Betancur Rodríguez, A. J. Bevan, T. J. C. Bezerra, M. Bhattacharjee, S. Bhuller, B. Bhuyan, S. Biagi, J. M. Bian, M. Biassoni, K. Biery, B. Bilki, M. Bishai, A. Bitadze, A. Blake, F. d. M. Blaszczyk, G. Blazey, E. Blucher, J. Boissevain, S. Bolognesi, T. Bolton, L. Bomben, M. Bonesini, M. Bongrand, F. Bonini, Andrew Booth, C. Booth, Fatma Boran, S. Bordoni, A. Borkum, T. Boschi, N. Bostan, P. Bour, C. Bourgeois, S. Boyd, D. Boyden, J. Braciník, D. Braga, D. Brailsford, A. Branca, A. Brandt, J. Bremer, C. Brew, E. Brianne, S. J. Brice, C. Brizzolari, C. Bromberg, G. Brooijmans, J. J. Brooke, A. Bross, G. Brunetti, M. B. Brunetti, N. J. Buchanan, H. S. Budd, Ilya Butorov, I. Cagnoli, D. Caiulo, R. Calabrese, P. Calafiura, J. Calcutt, M. Cãlin, S. Calvez, E. Calvo, A. Caminata, M. Campanelli, K. Cankoçak, D. Caratelli, G. Carini, B. Carlus, M. F. Carneiro, P. Carniti, I. Caro Terrazas, H. Carranza, Timothy J. Carroll, J. F. Casta, A. Castillo, C. Castromonte, E. Catano-Mur, C. Cattadori, F. Cavalier, F. Cavanna, S. Centro, G. B. Cerati, A. Cervelli, A. Cervera Villanueva, M. Chalifour, A. Chappell, Etienne Chardonnet, N. Charitonidis, A. Chatterjee, S. Chattopadhyay, H. Chen, Kai Chen, Mu–Chun Chen, Y. Chen, Z. Chen, Y. Cheon, D. Cherdack, C.Y. Chi, S. Childress, A. Chiriacescu, G. Chisnall, K. Cho, S. Choate, D. Chokheli, P.S. Chong, Sandhya Choubey, A. Christensen, D. Christian, G. Christodoulou, A. Chukanov, М. Chung, E. Church, V. Cicero, Peter Clarke, T. E. Coan, A.G. Cocco, J. A. B. Coelho, E. Conley, R. Conley, J. M. Conrad, M. R. Convery, S. Copello, L. A. Corwin, R. Valentim, L. Cremaldi, L. Cremonesi, J. I. Crespo-Anadón, M. Crisler, E. Cristaldo, Ryan Cross, A. Cudd, C. Cuesta, Yanou Cui, D. Cussans, M. Dabrowski, Olivia Dalager, H. da Motta, L. Da Silva Peres, C. David, Q. David, G. S. Davies, S. Davini, J. Dawson, K. De, R. M. de Almeida, P. Debbins, I. De Bonis, M. P. Decowski, A. de Gouvêa, P. C. de Holanda, I. L. De Icaza Astiz, A. Deisting, P. de Jong, A. Delbart, D. Delépine, M. Delgado, A. Dell’Acqua, P. De Lurgio, J.R.T. de Mello Neto, D. M. DeMuth, S. Dennis, C. Densham, G. Deptuch, A. De Roeck, Valentina De Romeri, G. De Souza, R. Devi, R. Dharmapalan, M. Dias, F. Díaz, J. S. Díaz, S. Di Domizio, L. Di Giulio, P. F. Ding, L. Di Noto, C. Distefano, R. Diurba, M. Diwan, Z. Djurcic, D. Doering, S. Dolan, F. Dolek, M. J. Dolinski, L. Domine, D. Douglas, Delphine Douillet, G. Drake, F. Drielsma, L. Duarte, D. Duchesneau, K. Duffy, P. Dunne, T. Durkin, Hongyue Duyang, O. Dvornikov, D. A. Dwyer, A. Dyshkant, M. Eads, A. Earle, D. Edmunds, J. Eisch, L. Emberger, S. Emery, A. Ereditato, T. Erjavec, C. O. Escobar, G. Eurin, J. J. Evans, E. Ewart, A. C. Ezeribe, Kevin Fahey, A. Falcone, M. Fani', C. Farnese, Yasaman Farzan, Dmitry Fedoseev, J. Félix, Y. Feng, E. Fernández-Martínez, P. Fernandez Menendez, M. Fernandez Morales, F. Ferraro, L. Fields, P. Filip, F. Filthaut, A. Fiorentini, M. Fiorini, R. S. Fitzpatrick, W. Flanagan, B. Fleming, R. Flight, David Forero, J. Fowler, W. Fox, J. Franc, K. Francis, D. Franco, J. Freeman, J. Freestone, J. Fried, A. Friedland, F. Fuentes Robayo, S. Fuess, I. Furic, A. P. Furmanski, A. Gabrielli, A. M. Gago, H. Gallagher, A. Gallas, A. Gallego-Ros, N. Gallice, V. Galymov, E. Gamberini, T. Gamble, F. Ganacim, Raj Gandhi, R. P. Gandrajula, F. Gao, S. Gao, A.C. Garcia B., D. García-Gámez, M.Á. García-Peris, S. Gardiner, D. Gastler, J. Gauvreau, G. Ge, B. Gelli, A. Gendotti, S. Gent, Z. Ghorbanimoghaddam, P. Giammaria, Tommaso Jacopo Giammaria, D. Gibin, I. Gil‐Botella, S. Gilligan, C. Girerd, A. Giri, D. Gnani, O. Gogota, M. Gold, S. Gollapinni, K. Gollwitzer, R. A. Gomes, L. V. Gomez Bermeo, L. S. Gomez Fajardo, F. Gonnella, J. A. Gonzalez-Cuevas, D. González-Díaz, M. Gonzalez-Lopez, M.C. Goodman, O. Goodwin, Sreetama Goswami, C. Gotti, E. Goudzovski, C. Grace, M. Graham, R. Gran, E. Granados, Pierre Granger, A. Grant, C. Grant, D. Gratieri, P. Green, L. Greenler, J. Greer, J. Grenard, W. C. Griffith, M. Groh, J. Grudzinski, K. Grzelak, W. Gu, E. Guardincerri, V. Guarino, M. Guarise, R. Guénette, C. Guérard, M. Guerzoni, A. Guglielmi, B. Guo, K. K. Guthikonda, Rafael Gutiérrez, P. Guzowski, M. M. Guzzo, S. Gwon, C. Ha, A. Habig, H. K. Hadavand, Rolf Haenni, A. Hahn, J. Haiston, P. Hamacher-Baumann, T. Hamernik, P. Hamilton, J. Han, D. A. Harris, J. Hartnell, J. L. Harton, T. Hasegawa, C. Hasnip, R. Hatcher, K. W. Hatfield, A. Hatzikoutelis, Christopher Robyn Hayes, K. Hayrapetyan, J. Hays, E. Hazen, M. He, A. Heavey, K. M. Heeger, J. Heise, K. Hennessy, S. Henry, M. A. Hernández Morquecho, K. Herner, Lars Hertel, J. Hewes, A. Higuera, T. S. Hill, S. J. Hillier, A. Himmel, L. R. Hirsch, J. Ho, J. Hoff, A. Holin, E. W. Hoppe, G. A. Horton-Smith, Matheus Hostert, A. Hourlier, B. Howard, R. Howell, I. Hristova, M.S. Hronek, J. Huang, J. Huang, J. Hugon, G. Iles, N. Ilic, M. Iliescu, R. Illingworth, G. Ingratta, Ara Ioannisian, L. Isenhower, R. Itay, A. Izmaylov, C. M. Jackson, V. Jain, E. James, W. Jang, B. Jargowsky, F. Jediny, C. Jena, Yuna Jeong, C. Jesús-Valls, Xihan Ji, L. W. Jiang, S. Jiménez, A. Jipa, Robert A. Johnson, N. Johnston, B. J. P. Jones, S. Jones, M. Judah, C. K. Jung, T. R. Junk, Y.-J. Jwa, M. Kabirnezhad, A. Kaboth, І. Каденко, D. Kalra, I. Kakorin, A. Kalitkina, F. Kamiya, N. Kaneshige, G. Karagiorgi, G. Karaman, A. Karcher, M. Karolak, Y. Karyotakis, S. Kasai, S.P. Kasetti, L. Kashur, N. Kazaryan, E. Kearns, P. T. Keener, Kevin J. Kelly, E. Kemp, O. Kemularia, W. Ketchum, S. H. Kettell, M. Khabibullin, A. Khotjantsev, A. Khvedelidze, D. Kim, B. King, B. Kirby, M. Kirby, J. Klein, K. Koehler, L. W. Koerner, S. Kohn, P. P. Koller, L. Kolupaeva, D. Korablev, M. Kordosky, T. Kosc, U. Kose, V. Alan Kostelecký, K. Kothekar, F. Krennrich, I. Kreslo, W. Kropp, Y. Kudenko, V. A. Kudryavtsev, S. Kulagin, Jason Kumar, P. Kumar, P. Kunze, C. Kuruppu, V. Kus, T. Kutter, J. Kvasnicka, D. Kwak, Andrew Lambert, B.J. Land, K. Lande, C. Lane, K. Lang, T. Langford, M. Langstaff, J. Larkin, P. Lasorak, D. Last, C. Lastoria, A. Laundrie, G. Laurenti, A. Lawrence, I. Lazanu, R. LaZur, M. Lazzaroni, T. Le, S. Leardini, J. Learned, P. Lebrun, T. LeCompte, C. Lee, S.Y. Lee, G. Lehmann Miotto, Ralf Lehnert, M. A. Leigui de Oliveira, M. Leitner, L. Mora Lepin, L. Li, S.W. Li, Shirley Weishi Li, Y. Li, H. Liao, C. Lin, Qing Lin, S. Lin, J. Ling, A. Lister, B. R. Littlejohn, J. Liu, S. Lockwitz, T. Loew, M. Lokajı́ček, I. Lomidze, K. Long, Kai Loo, T. Lord, J. M. LoSecco, W. C. Louis, X.-G. Lu, X.-G. Lu, X. Luo, E. Luppi, N. Lurkin, T. Lux, V.P. Luzio, D. MacFarlane, A.A. Machado, P. Machado, C. T. Macias, J.R. Macier, A. Maddalena, A. Madera, P. Madigan, S. Magill, K. Mahn, A. Maio, Arkady Major, J.A. Maloney, G. Mandrioli, R. C. Mandujano, J. Maneira, L. Manenti, S. Manly, A. Mann, K. Manolopoulos, M. Manrique Plata, Venkata Narasimha Manyam, L. Manzanillas, M. Marchan, A. Marchionni, W. Marciano, D. Marfatia, C. Mariani, J. Maricic, Rodolphe Marie, F. Marinho, A. D. Marino, D. Marsden, M. Marshak, C. Marshall, J. Marshall, J. Marteau, J. Martín-Albo, N. Martinez, D. A. Martínez Caicedo, S. I. Martynenko, V. Mascagna, K. Mason, A. Mastbaum, Mehedi Masud, F. Matichard, S. Matsuno, J. Matthews, C. Mauger, N. Mauri, K. Mavrokoridis, I. Mawby, R. Mazza, A. Mazzacane, E. Mazzucato, T. McAskill, E. McCluskey, N. McConkey, K. S. McFarland, C. McGrew, A. McNab, A. Mefodiev, Poonam Mehta, P. Melas, O. Mena, S. Menary, H. Mendez, D. P. Méndez, M D.P., A. Menegolli, G. Meng, M. D. Messier, W. Metcalf, T. Mettler, Matthew Mewes, H. Meyer, T. Miao, G. Michna, T. Miedema, V. Mikola, R. Milincic, G. Miller, William H. Miller, J. Mills, Christopher J. Milne, O. Mineev, O. G. Miranda, Sandeep Miryala, C.S. Mishra, S. R. Mishra, A. Mislivec, D. Mladenov, I. Mocioiu, K. Moffat, N. Moggi, R. Mohanta, T. Mohayai, N. Mokhov, J. Molina, L. Molina Bueno, E. Montagna, A. Montanari, C. Montanari, D. Montanari, L. M. Montaño Zetina, J. Moon, Soo‐Mook Moon, M. Mooney, A. F. Moor, D. Moreno, C. Morris, C. Mossey, E. Motuk, C. A. Moura, J. Mousseau, G. Mouster, W. Mu, L. Mualem, Justin Mueller, M. Muether, S. Mufson, F. Muheim, A. Muir, M. Mulhearn, D. Munford, H. Muramatsu, S. Murphy, J. Musser, J. Nachtman, S. Nagu, M. Nalbandyan, R. Nandakumar, D. Naples, S. Narita, A. Nath, D. Navas-Nicolás, A. Navrer-Agasson, N. Nayak, M. Nebot-Guinot, K. Negishi, J. K. Nelson, J. Nesbit, M. Nessi, D. M. Newbold, M. Newcomer, D. Newhart, H. Newton, R. J. Nichol, F. Nicolas-Arnaldos, E. Niner, K. Nishimura, A. Norman, A. Norrick, R. Northrop, P. Novella, J. Nowak, M. Oberling, J. P. Ochoa‐Ricoux, A. Olivares Del Campo, A. Olivier, A. Olshevskiy, Y. Onel, Y. Onishchuk, J. Ott, L. Pagani, S. Pakvasa, Guillermo Palacio, O. Palamara, S. Palestini, J. Paley, M. Pallavicini, C. Palomares, J. L. Palomino-Gallo, W. Panduro Vazquez, E. Pantic, V. Paolone, V. Papadimitriou, R. Papaleo, A. Papanestis, S. Paramesvaran, Stephen Parke, E. Parozzi, Z. Parsa, M. Parvu, S. Pascoli, L. Pasqualini, J. Pasternak, J. R. Pater, C. Patrick, L. Patrizii, R. B. Patterson, S. Patton, T. Patzak, A. Paudel, B. Paulos, L. Paulucci, Z. Pavlovic, G. Pawloski, D. Payne, V. Pec, S. J. M. Peeters, E. Pennacchio, A. Penzo, O.L.G. Peres, J. Perry, D. Pershey, G. Pessina, G. Petrillo, C. Petta, R. Petti, F. Piastra, L. Pickering, F. Pietropaolo, R. Plunkett, R. Poling, X. Pons, N. Poonthottathil, Francesco Poppi, S. Pordes, J. Porter, M. Potekhin, R. Potenza, B. V. K. S. Potukuchi, J. Pozimski, M. Pozzato, S. Prakash, T. Prakash, M. Prest, S. Prince, F. Psihas, D. Pugnère, X. Qian, M. C. Q. Bazetto, J.L. Raaf, V. Radeka, Jonas Rademacker, B. Radics, A. Rafique, E. Raguzin, Mudit Rai, M. Rajaoalisoa, I. Rakhno, A. Rakotonandrasana, L. Rakotondravohitra, Y. A. Ramachers, R. Rameika, M. A. Ramirez Delgado, B. Ramson, A. Rappoldi, G. Raselli, P. N. Ratoff, S. Raut, R.F. Razakamiandra, E.M. Rea, J. S. Réal, B. Rebel, M. Reggiani-Guzzo, T. Rehak, J. Reichenbacher, S. D. Reitzner, H. Rejeb Sfar, A. Renshaw, S. Rescia, F. Resnati, A. Reynolds, M. Ribas, S. Riboldi, C. Riccio, G. Riccobene, L. C. J. Rice, J. S. Ricol, A. Rigamonti, Y. Rigaut, D. Rivera, A. Robert, L. Rochester, M. Roda, P. Rodrigues, M. J. Rodriguez Alonso, E. Rodriguez Bonilla, J. Rodriguez Rondon, L. Villa, S. Rosauro-Alcaraz, M. Rosenberg, P. Rosier, B. Roskovec, M. Rossella, M. Rossi, J. Rout, P. Roy, Samiran Roy, A. Rubbia, C. Rubbia, F.C. Rubio, B. Russell, D. Ruterbories, A. Rybnikov, A. Saa-Hernandez, R. Saakyan, S. Sacerdoti, T. Safford, N. Sahu, P. Sala, N. P. Samios, O. Samoylov, M. C. Sánchez, V. Sandberg, D. A. Sanders, D. P. C. Sankey, S. Santana, M. Santos-Maldonado, N. Saoulidou, P. Sapienza, C. Sarasty, Ina Sarčević, G. Savage, V. Savinov, A. Scaramelli, A. Scarff, A. Scarpelli, T. Schaffer, H. Schellman, Sebastiano Fabio Schifano, P. Schlabach, D. Schmitz, K. Scholberg, A. Schukraft, E. Segreto, A. Selyunin, C. R. Senise, J. Sensenig, M. Seoane, I. S. Seong, A. Sergi, D. Sgalaberna, M. H. Shaevitz, S. Shafaq, M. Shamma, R. Sharankova, H. R. Sharma, R. Sharma, R. Kumar, T. Shaw, C. H. Shepherd-Themistocleous, A. Sheshukov, Seodong Shin, Ian M. Shoemaker, D. Shooltz, Robert Shrock, H. Siegel, L. Simard, F. Simon, N. Simos, J. Sinclair, G. Sinev, Jaydip Singh, Jaydip Singh, L. Singh, V. Singh, Roland Sipos, F. W. Sippach, G. Sirri, A. Sitraka, K. Siyeon, K. Skarpaas, A. C. Smith, E. Smith, Philip N. Smith, J. Smolík, M. Smy, E.L. Snider, P. Snopok, D. Snowden-Ifft, M. Soares Nunes, H. Sobel, M. Söderberg, S. A. Sokolov, C. J. Solano Salinas, S. Söldner‐Rembold, S. R. Soleti, N. Solomey, V. N. Solovov, W. E. Sondheim, M. Sorel, A. Sotnikov, J. Soto-Otón, A. Sousa, K. Soustružnı́k, F. Spagliardi, M. Spanu, J. Spitz, N. J. C. Spooner, K. Spurgeon, R. Staley, M. Stancari, L. Stanco, Rose S Stanley, R. Stein, H. Steiner, A. F. Steklain Lisbôa, J. Stewart, B. Stillwell, J. Stock, F. Stocker, Tyrel Stokes, M. Strait, T. Strauss, S. Striganov, A. Stuart, Juan Suarez, H. R. Sullivan, D. J. Summers, A. Surdo, V. Susic, L. Suter, C.M. Sutera, R. Svoboda, Barbara Szczerbinska, A. M. Szelc, H.A. Tanaka, B. Tapia Oregui, A. Tapper, S. Tariq, E. Tatar, R. Tayloe, A. Teklu, M. Tenti, K. Terao, Christoph A. Ternes, F. Terranova, G. Testera, T. Thakore, A. Thea, J. Thompson, C. Thorn, S. Timm, V. Tishchenko, J. Todd, L. Tomassetti, A. Tonazzo, D. Torbunov, M. Torti, M. Tórtola, F. Tortorici, N. Tosi, D. Totani, M. Toups, C. Touramanis, R. Travaglini, J. Trevor, S. M. Trilov, W. H. Trzaska, Y.-T. Tsai, Y.-T. Tsai, Z. Tsamalaidze, K. V. Tsang, N. Tsverava, S. Tufanli, C. E. Tull, E. Tyley, M. Tzanov, Lorenzo Uboldi, M. A. Uchida, J. Urheim, T. Usher, S. Uzunyan, M. R. Vagins, P. Vahle, G. A. Valdiviesso, E. Valencia, V. Pia, Z. Vallari, E. Vallazza, J. W. F. Valle, S. Vallecorsa, R. Van Berg, R. G. Van de Water, F. Varanini, D. Vargas, G. Varner, J. Vasel, S. Vasina, G. Vasseur, N. Vaughan, K. Vaziri, S. Ventura, Anamaria Verdugo, S. Vergani, M. A. Vermeulen, M. Verzocchi, M. Vicenzi, H. Vieira de Souza, C. Vignoli, C. Vilela, B. Viren, T. Vrba, T. Wąchała, A. V. Waldron, M. Wallbank, Christopher G. R. Wallis, H. Wang, J. Wang, L. Wang, M.H.L.S. Wang, Y. Wang, Yi Wang, K. Warburton, D. Warner, M. O. Wascko, D. Waters, Alan Watson, P. Weatherly, A. Weber, M. Weber, H. Wei, A. J. Weinstein, D. Wenman, M. Wetstein, M. J. White, L. Whitehead, D. Whittington, M.J. Wilking, C. Wilkinson, Z. Williams, F. F. Wilson, R. J. Wilson, W. J. Wisniewski, J. Wolcott, T. Wongjirad, A. Wood, K. Wood, E. Worcester, M. Worcester, C. Wret, Wei Wu, Wei Wu, Y. J. Xiao, Fang Xie, E. Yandel, G. Yang, K. Yang, S. Yang, T. Yang, A. Yankelevich, N. Yershov, K. Yonehara, T. Young, Bo Yu, Hai-Bo Yu, Hai-Bo Yu, J. Yu, W. L. Yuan, R. Zaki, J. Zalesak, L. Zambelli, B. Zamorano, A. Zani, L. Zazueta, G. Zeller, J. Zennamo, K. Zeug, C. Zhang, M. Zhao, E. Zhivun, G. Zhu, P. Zilberman, E. D. Zimmerman, M. Zito, S. Zucchelli, J. Zuklin, V. Zutshi, R. Zwaska · 发表于：Journal of Instrumentation · 年份：2022 · DOI：10.1088/1748-0221/17/01/p01005 · 被引用次数：80 · 研究领域：Neutrino Physics Research、Dark Matter and Cosmic Phenomena、Particle Detector Development and Performance

Abstract The ProtoDUNE-SP detector is a single-phase liquid argon time projection chamber (LArTPC) that was constructed and operated in the CERN North Area at the end of the H4 beamline. This detector is a prototype for the first far detector module of the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), which will be constructed at the Sandford Underground Research Facility (SURF) in Lead, South Dakota, U.S.A. The ProtoDUNE-SP detector incorporates full-size components as designed for DUNE and has an active volume of 7 × 6 × 7.2 m 3 . The H4 beam delivers incident particles with well-measured momenta and high-purity particle identification. ProtoDUNE-SP's successful operation between 2018 and 2020 demonstrates the effectiveness of the single-phase far detector design. This paper describes the design, construction, assembly and operation of the detector components.