Дослідження продукування ТАУ-нейтрино в протон-ядерній взаємодії
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.7.577Ключові слова:
tau neutrino, cross-section, nuclear emulsionsАнотація
В рамках експерименту DsTau на приcкорювачi SPS в ЦЕРНi нами запропоновано незалежний та прямий спосiб дослiдження продукування тау-нейтрино в високоенергетичних зiткненнях протонiв з ядрами. Зважаючи не те, що основним джерелом нейтрино є розпад Ds-мезонiв, в проектi будуть вимiрюватись диференцiйнi перерiзи цього процесу. Методика експерименту базується на застосуваннi емульсiйних детекторiв для ефективної реєстрацiї подiй розпаду короткоживучих частинок. Нами представлено мотивацiю проекту, деталi експериментальної технiки, а також першi результати аналiзу даних з перших пробних сеансiв, що показали ефективнiсть нашого експерименту.
Посилання
M. Perl et al. Evidence for anomalous lepton production in e+e? annihilation. Phys. Rev. Lett. 35, 1489 (1975).
K. Kodama et al. Observation of tau neutrino interactions. Phys. Lett. B 504, 218 (2001).
N. Agafonova et al. Discovery of t neutrino appearance in the CNGS neutrino beam with the OPERA experiment. Phys. Rev. Lett. 115, 121802 (2015).
M.G. Aartsen et al. [IceCube Collaboration]. Measurement of atmospheric tau neutrino appearance with IceCube DeepCore. Phys. Rev. D 99, No. 3, 032007 (2019).
K. Kodama et al. [DONuT Collaboration]. Final tau-neutrino results from the DONuT experiment. Phys. Rev. D 78, 052002 (2008).
J.P. Lees et al. [BABAR Collaboration]. Evidence for an excess of B > D(*)т? vт decays. Phys. Rev. Lett. 109, 101802 (2012).
R. Aaij et al. [LHCb Collaboration]. Test of lepton universality using B+ > K+l+l? decays. Phys. Rev. Lett. 113, 151601 (2014).
R. Aaij et al. [LHCb Collaboration]. Measurement of the ratio of branching fractions B(B0 > D*+т?vт )/B(B0 > D*+м?vм). Phys. Rev. Lett. 115, No. 11, 111803 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.159901
H. Liu, A. Rashed, A. Datta. Probing lepton nonuniversality in tau neutrino scattering. Phys. Rev. D 92, 073016 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.92.073016
Y. Fukuda et al. [Super-Kamiokande Collaboration]. Measurement of a small atmospheric vм/ve ratio. Phys. Let. B 433, Iss. 1, 9 (1998).
R. Acciarri et al. [DUNE Collaboration]. Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) and Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Vol. 1. The LBNF and DUNE Projects, FERMILAB-DESIGN-2016-01 (2016). https://doi.org/10.2172/1250879
K. Abe et al. [Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration]. Physics potential of a long-baseline neutrino oscillation experiment using a J-PARC neutrino beam and Hyper-Kamiokande. PTEP 2015, 053C02 (2015).
R. Wendell, K. Okumura. Recent progress and future prospects with atmospheric neutrinos. New J. Phys. 17, 025006 (2015). https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/2/025006
D. Meloni. On the systematic uncertainties in DUNE and their role in New Physics studies. JHEP 1808, 028 (2018). e-Print: arXiv:1805.01747 [hep-ph]. https://doi.org/10.1007/JHEP08(2018)028
J. Blietschau et al. [Gargamelle Collaboration]. Total cross sections for ve and ve interactions and search for neutrino oscillations and decay. Nucl. Phys. B 133, 205 (1978).
K.A. Olive et al. [Particle Data Group]. Review of Particle Physics. Chin. Phys. C 38, 090001 (2014). https://doi.org/10.1088/1674-1137/38/9/090001
Z. Li et al. [SuperKamiokande Collaboration], Measurement of the tau neutrino cross-section in atmospheric neutrino oscillations with Super-Kamiokande. Phys. Rev. D 98, No. 5, 052006 (2018); arXiv:1711.09436 [hep-ex].
N. Agafonova et al. [OPERA Collaboration]. Final results of the OPERA experiment on vт appearance in the CNGS neutrino beam. Phys. Rev. Lett. 120, No. 21, 211801 (2018). Erratum: [Phys. Rev. Lett. 121, No. 13, 139901 (2018).] [arXiv:1804.04912 [hep-ex]]. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.139901
M. Anelli et al. [SHiP Collaboration]. A facility to search for hidden particles (SHiP) at the CERN SPS, CERN-SPSC-2015-016, SPSC-P-350 (2015).
M. De Serio [SHiP Collaboration]. Neutrino physics with the SHiP experiment at CERN, PoS EPS-HEP2017 (2017) 101. https://doi.org/10.22323/1.314.0101
I. Abt et al. [HERA-B Collaboration]. Measurement of D0, D+, Ds+ and D*+ production in fixed target 920 GeV proton-nucleus collisions. Eur. Phys. J. C 52, 531 (2007).
K. Kodama et al. [Fermilab E653 Collaboration]. Charm meson production in 800-GeV/c proton - emulsion interactions. Phys. Lett. B 263, 573 (1991).
R. Ammar et al. [LEBC-MPS Collaboration]. D-Meson Production in 800-GeV/c pp interactions. Phys. Rev. Lett. 61, 2185 (1988).
G.A. Alves et al. [E769 Collaboration]. Feynman-x and transverse momentum dependence of D meson production in 250 GeV p, K, and p interactions with nuclei. Phys. Rev. Lett. 77, 2392 (1996).
M. Kaya et al. [SELEX Collaboration], Production asymmetry of D(s) from 600-GeV/c Sigma- and pi-beam. Phys. Lett. B 558, 34 (2003).
T. Nakano, M. Yoshimoto, R. Komatani. The Newest Technique for Nuclear Emulsion Readout. J. of Society of Photographic Sci. and Techn. of Japan 79, 54 (2016).
M. Yoshimoto, T. Nakano, R. Komatani, H. Kawahara. Hyper-track selector nuclear emulsion readout system aimed at scanning an area of one thousand square meters. PTEP 10, 103 (2017). https://doi.org/10.1093/ptep/ptx131
A. Ariga, T. Ariga. Fast 4п track reconstruction in nuclear emulsion detectors based on GPU technology. JINST 9, P04002 (2014). https://doi.org/10.1088/1748-0221/9/04/P04002
T. Sjostrand et al. A brief introduction to PYTHIA 8.1. Comput. Phys. Commun. 178, 852 (2008). https://doi.org/10.1016/j.cpc.2008.01.036
N. Agafonova et al. [OPERA Collaboration]. Momentum measurement by the multiple Coulomb scattering method in the OPERA lead emulsion target. New J. Phys. 14, 013026 (2012).
T. Nakamura, et al. The OPERA film: New nuclear emulsion for large-scale, high-precision experiments. Nucl. Instrum. Meth. A 556, 80 (2006). https://doi.org/10.1016/j.nima.2005.08.109
S. Aghion et al. Prospects for measuring the gravitational free-fall of antihydrogen with emulsion detectors. JINST 8, P08013 (2013).
E. Eskut et al. New results from a search for vм > vт and ve > vт oscillation. Phys. Lett. B 497, 8 (2001).
S. Aoki, et al. Experimental proposal, study of tau-neutrino production at the CERN-SPS, CERN-SPSC-2017-029, SPSC-P-354, arXiv:1708.08700.
T.T. B?ohlen, F. Cerutti, M.P. W. Chin, A. Fasso, A. Ferrari, P.G. Ortega, A. Mairani, P.R. Sala, G. Smirnov, V. Vlachoudis. The FLUKA code: developments and challenges for high energy and medical applications. Nucl. Data Sheets 1 20, 211 (2014). https://doi.org/10.1016/j.nds.2014.07.049
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
