Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 31

Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie T2K PowerPoint PPT Presentation


  • 63 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie T2K. Krzysztof M. Graczyk Instytut Fizyki Teoretycznej Uniwersytet Wrocławski. Neutrinowy eksperyment tzw. długiej bazy - drugiej generacji. 12 Countries Canada, France, Germany, Italy , Japan , Korea, Poland, Russia, Spain, Switzerland, UK, USA

Download Presentation

Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie T2K

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie T2K

Krzysztof M. Graczyk

Instytut Fizyki Teoretycznej

Uniwersytet Wrocławski


Neutrinowy eksperyment tzw d ugiej bazy drugiej generacji

Neutrinowy eksperyment tzw. długiej bazy - drugiej generacji

12 Countries

Canada, France, Germany, Italy, Japan,Korea, Poland, Russia, Spain,Switzerland, UK, USA

60 Institutes, 300 Ph.D. members


Polska grupa w t2k

Polska Grupa w T2K

PL we Współpracy T2K

Instytut Fizyki Jądrowej – Kraków (3)

Instytut Problemów Jądrowych – Warszawa (5)

Politechnika Warszawska (7)

Uniwersytet Śląski (2)

Uniwersytet Warszawski (2)

Uniwersytet Wrocławski (3)

razem 22 osoby


77 lat od hipotezy w pauliego dlaczego bada neutrina

C. Walter, NuInt07

10-3 eV2

10-5 eV2

77 lat od hipotezy W. Pauliego -Dlaczego badać neutrina?

  • Fizyka poza granicami modelu Standardowego!!!

  • Jakie są masy neutrin?

  • Jaka jest hierarchia mas?

  • Czy symetria CP jest łamana w sektorze leptonowym?

  • Dlaczego macierze mieszania kwarkowa i leptonowa są różne?

lub

odwrotna


Oscylacje neutrin

Atmosferyczne

Słoneczne

Macierz Maki-Nakagawa-Sakata (MNS)

Oscylacje neutrin

Mieszanina trzech stanów masowych z różnymi fazami


Oscylacje neutrin1

Źródło

Detektor

Model zakładający 3 rodziny (Wynik MiniBooNE)  6 parametrów do wyznaczenia

  • Dwie różnicę kwadratów mas

  • Trzy kąty

  • Jedna faza CP (dla neutrin Diraca)

Oscylacje neutrin


Jak wygl daj dotychczasowe parametry oscylacji

KamLand,

oraz neutrina słoneczne

Super-Kamiokande, K2K, MINOS).

CHOOZ

Jak wyglądają dotychczasowe parametry oscylacji

T2K - badamy dwa kąty mieszania

Łamanie CP tylko w pomiarze produktów oscylacji


Cele t2k

O rząd wielkości lepszy pomiar parametrów oscylacji dla nmnt: pomiar deficytu.

20 razy bardziej czuły pomiar oscylacji nmne

O kolejny rząd wielkości pomiar nmnt

Szukanie łamania symetrii CP w sektorze leptonowym

Dokładność pomiarów w T2K

Cele T2K


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

CHOOZ


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

T2K

C. Juszczak, J.T. Nowak, J.T. Sobczyk,

Nucl.Phys.Proc.Suppl.159:211-216,2006

Rozpraszanie na swobodnym nukleonie

  • Oddziaływania typu:

  • QE

  • Produkcja pojedynczych

  • pionów SPP

    • Rezonansowe

    • Nierezonansowe

    • Koherentne

  • nieelastyczne

W T2K mamy do czynienia

z mieszanką oddziaływań

QE, RES oraz niewielki wkład DIS

  • Efekty jądrowe wpływają znacząco na

  • kinematykę

  • przekroje czynne

  • liczbę stanów końcowych


Jak b dzie oddzia ywa neutrino w t2k

Nukleon

Foton, bozon Z lub W

p

N

Jak będzie oddziaływać neutrino w T2K

Oddziaływanie ChargedCurrent

Wkład aksjalny!!!

Oddziaływanie Neutral Current

Różne teoretyczne opisy oddziaływania neutrina z jądrem


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

295 km

ND 280m

W przyszłości

ND 2km

Off-Axis

SK

JHF


J parc facility

J-PARC Facility

500 m

Neutrino to Kamiokande

3 GeV Synchrotron

(25 Hz, 1MW)

50 GeV Synchrotron

(0.75 MW)

Hadron Beam Facility

Materials and Life Science

Experimental Facility

Nuclear Transmutation

Linac

(350m)

J-PARC = Japan Proton Accelerator Research Complex

K. Nishikawa, Korea


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

From Linac

to 3 GeV

From 3 GeV to

Materials and Life

3 GeV

Extraction Point

Middle of

Linac Tunnel

Neutrino

Tunnel

50 GeV Tunnel

Upstream of

Linac Tunnel

JPARC

Tunnel

Tour


Produkcja neutrin w jhf

Produkcja neutrin w JHF

  • 30 GeV Synchrotron Protonowy

  • Dla 50 GeV: 3.3x1014 ppp

    • Repetition rate: 0.292 Hz

    • Moc: 0.77 MW, 1021 POT (jeden rok) – 130 dni operacyjnych

  • Komora rozpadu pionów: 130 m


Konfiguracja off axis

Konfiguracja Off-Axis

Wybrano OA 2.5o

ND280


Spektrum energetyczne wi zki w sk

Spektrum energetyczne wiązki w SK

Off-axis: OA2

W maksimum spektrum: ne/nm rzędu 0.2 %

nm

ne

Rozpady z Kaonów


Daleki detektor sk

Daleki Detektor: SK

  • 50 000 t wody

  • Wysokość: 42 m

  • Średnica 39 m

  • Detektor wewnętrzny (ID)

    • 33.8m(h), 36.2(d)

    • 11 146 PMT

  • Zewnętrzny detektor (OD)

    • Około 2m od ścian ID

    • 1 885 PMTS: zlicza cząstki wchodzące/wychodzące z ID.

  • Całkowita masa OD i ID 22 500 t.


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

Oczekiwana liczba zdarzeń neutrin dla 3x1021 POT dla pomiaru deficytu

nm dla różnych wartości Dm223 z sin22q23=1.0 i sin22q13=0.0, dla 5 lat pracy.


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

A. Vacheret, NuInt07


Pomiar deficytu n m

Pomiar deficytu nm

  • Idea analogiczna jak w K2K

  • Pomiar profilu energetycznego wiązki nmw ND

  • Rozpraszanie QE

  • Odtworzenie wiązki w SK na podstawie ND

  • Porównanie z mierzoną wiązką w K2K

K2K

M. H. Ahn, Phys.Rev. D74 (2006) 072003

Rekonstrukcja energii na

podstawie zdarzeń QE


Przewidywania dla t2k

Przewidywania dla T2K

Odejmujemy tło


Nd280

ND280

Pomiar i monitoring

kierunku wiązki

A. Vacheret, NuInt07


Bliski detektor

Bliski Detektor

ND280

  • Pomiar strumienia neutrin w celu ustalenia strumienia w SK

    • Pomiar spektrum energetycznego neutrin

  • Pomiar neutrinowych przekrojów czynnych dla QE CC, non-QE, NC

  • Ocena wkładu ne - badanie pojawiania się ne


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

TRACKER

ND280

  • Magnes UA1, 0.2 T

  • TPC (Time Projector Chamber): 3 komory do pomiaru mionów z rozpraszania typu CC, rekonstrukcja znaku, rozróżnianie mionów, pionów i elektronów

  • FGD (Fine Grained Detectors): 2 moduły, tarczą na której będą oddziaływać neutrina

  • PI0D: pomiar p0 z oddziaływań typu NC

  • ECAL (Electromagnetic Calorimeter): pomiar g

  • SMRD (Single Muon Range Detector): pomiar mionów – wewnątrz luk w magnesie.


Nd280 pomiar przekroj w czynnych

ND280: Pomiar przekrojów czynnych

  • Produkcja pojedynczych pionów:

    • NC1p, CC1p tło dla pomiaru deficytu nm

    • NC1p0  tło dla pomiaru ne

  • Pomiar przekrojów czynnych?

  • Badanie oddziaływań słabych

    • Badanie struktury nukleonu

  • Przekroje w małym Q2

Wiązka nm 1021 POT w 1-tonowym FGD.


Przekroje czynne dla oddzialywan typu cc

M.O. Wascko, NuInt05

Przekroje czynne dla oddzialywan typu CC

Niższe niż się wydawało przekroje czynne!

MiniBooNE

Przeszacowane przekroje czynne w małym Q2?


Przekroje czynne dla oddzia ywania typu nc

Przekroje czynne dla oddziaływania typu NC

  • Śladowe dane eksperymentalne

  • Opis oddziaływania typ NC

    • Jakie Form Faktory?

  • Produkcja Pojedynczych Pionów w reakcjach NC

    • Zgodność dla sektora CC nie oznacza zgodności dla sektora NC?


Spp w procesach typu nc

SPP w procesach typu NC

K. M. Graczyk, NuInt07


Kilka s w na koniec

Kilka słów na koniec

  • Eksperyment T2K znacząco przybliży nas do prawdy o własnościach neutrin:

    • parametry oscylacji

    • Przekroje czynne dla oddziaływań neutrin

      • Badanie struktury nukleonu

  • Rok 2009: pierwsze pomiary


Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie t2k

Plan

  • Beam line construction started Apr. 2004

  • ND280 pit construction start Jul. 2007

  • UA1 magnet installation Apr. 2008

  • Completion of ND280 building Mar. 2009

  • Neutrino beam line commissioning Apr. 2009

  • ND280 Commissioning Oct. 2009


  • Login