Генерація піонів у взаємодії νμ із зарядженим струмом на 40Ar в експериментах із нейтрино глибоко під земною поверхнею
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.5.301Ключові слова:
взаємодiя у кiнцевому станi, поперечний перерiз, нейтрино-ядерне розсiювання, первинна адронна системаАнотація
Аналiз процесу генерацiї пiонiв i наслiдкiв взаємодiї в кiнцевому станi (ВКС) є критично важливим для обробки даних у всiх нейтринних експериментах. Енергiя, яка використовується у сучасних дослiдженнях процесiв резонансної генерацiї нейтрино, дає значний внесок у народження пiонiв. Якщо пiон пiсля його народження поглинається ядерною речовиною, цю подiю можна не вiдрiзнити вiд квазiпружного розсiяння i вiднести до фону. Для експериментiв з осциляцiями нейтрино оцiнка цього фону є критично важливою, що вимагає надiйних теоретичних моделей як для генерацiї пiонiв у первиннiй вершинi, так i пiсля ВКС. Кiлькiсть пiонiв, утворених пiсля ВКС, значно вiдрiзняється вiд тiєї кiлькостi, яка народжується у первиннiй вершинi. Оскiльки детектори нейтрино можуть виявляти лише частинки в кiнцевому станi, то ефекти ВКС приховують правильну iнформацiю про частинки, утворенi в первиннiй вершинi. Для розв’язання цiєї проблеми потрiбно детальне дослiдження ВКС, яке можна реалiзувати в рамках теоретичних моделей, включених в генератори нейтринних подiй в рамках методу Монте-Карло. В данiй роботi виконано моделювання подiй з генерацiєю пiона завдяки взаємодiї νμ iз зарядженим струмом на мiшенi 40Ar в установцi DUNE в експериментах з нейтрино глибоко пiд земною поверхнею з використанням двох програм: GENIE та NuWro. У порiвняннi з GENIE (v-3.00.06), програма NuWro (v-19.02.2) є менш придатною для опису процесiв обмiну зарядом i поглинання. Пiони скорiше поглинаються, нiж утворюються пiд час руху всерединi ядра.
Посилання
C. Giganti, S. Lavignac, M. Zito. Neutrino oscillations: the rise of the PMNS paradigm. Prog. Part. Nucl. Phys. 98, 1 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2017.10.001
C. Andreopoulos, C. Barry, S. Dytman, H. Gallagher, T. Golan, R. Hatcher, G. Perdue, J. Yarba. The GENIE neutrino Monte Carlo generator: Physics and user manual. arXiv:1510.05494 (2015).
https://doi.org/10.2172/1264018
A. Gazizov, M.P. Kowalski. ANIS: High energy neutrino generator for neutrino telescopes. Comput. Phys. Commun. 172, 203 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.cpc.2005.03.113
T. Golan, C. Juszczak, J.T. Sobczyk. Effects of final-state interactions in neutrino-nucleus interactions. Phys. Rev. C 86, 015505 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevC.86.015505
O. Buss, T. Gaitanos, K. Gallmeister, H. van Hees, M. Kaskulov, O. Lalakulich, A.B. Larionov, T. Leitner, J. Weil, U. Mosel. Transport-theoretical description of nuclear reactions. Phys. Rept. 512, 1 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2011.12.001
S. Gardiner. Simulating low-energy neutrino interactions with MARLEY. Comput. Phys. Commun. 269, 108123 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.cpc.2021.108123
Y. Hayato. NEUT. Nucl. Phys. B Proc. Suppl. 112, 171 (2002).
https://doi.org/10.1016/S0920-5632(02)01759-0
D. Casper. The nuance neutrino physics simulation, and the future. Nucl. Phys. B Proc. Suppl. 112, 161 (2002).
https://doi.org/10.1016/S0920-5632(02)01756-5
P. Abratenko et al. (MicroBooNE Collaboration). Search for an anomalous excess of charged-current ve interactions without pions in the final state with the MicroBooNE experiment. arXiv:2110.14065 [hep-ex] (2021).
S. Naaz, A. Yadav, J. Singh, R. B. Singh. Effect of final state interactions on neutrino energy reconstruction at DUNE. Nucl. Phys. B 933, 40 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.nuclphysb.2018.05.018
K. Abe et al. (T2K Collaboration). Constraint on the matter-antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations. Nature 580, 7803 (2020).
https://doi.org/10.1038/d41586-020-01000-9
M.A. Acero et al. (NOvA Collaboration). First measurement of neutrino oscillation parameters using neutrinos and antineutrinos by NOvA. Phys. Rev. Lett. 123, 151803 (2019).
B. Abi et al. (DUNE Collaboration). Deep underground neutrino experiment (DUNE), far detector technical design report, Volume I introduction to DUNE. JINST 15, 08, T08008 (2020).
B. Abi et al. (DUNE Collaboration). Deep underground neutrino experiment (DUNE), far detector technical design report, Volume II DUNE Physics, arXiv:2002.03005 [hepex] (2020).
B. Abi et al. (DUNE Collaboration). Experiment simulation configurations approximating DUNE TDR. arXiv:2103.04797 [hep-ex] (2021).
K. Abe et al. (Hyper-Kamiokande Collaboration) Hyperkamiokande design report. arXiv: 1805.04163 [physics.insdet] (2018).
B. Abi et al. (DUNE collaboration). Long-baseline neutrino oscillation physics potential of the DUNE experiment. Eur. Phys. J. C 80, 978 (2020).
http://home.fnal.gov/ ljf26/DUNE2015CDRFluxes/NuMI_Improved_80GV_StandardDP/g4lbne_v3r2p4b_FHC_ND_globes_flux.txt.
K.S. Kuzmin, V.V. Lyubushkin, V.A. Naumov. How to sum contributions into the total charged-current neutrinonucleon cross section. arxiv:0511308 [hep-ph] (2005).
M. Antonello, V. Caracciolo, G. Christodoulou, J. Dobson, E. Frank, T. Golan, V. Lee, S. Mania, P. Przewlocki, B. Rossi, D. Stefan, R. Sulej, T. Szeglowski, R. Tacik, T. Wachala. Study of pion production in νμ CC interactions on O16 using different MC generators. Acta Phys. Polon. B 40, 2519 (2009).
C.H. Llewellyn Smith. Neutrino reactions at accelerator energies. Phys. Rept. 3, 261 (1972).
https://doi.org/10.1016/0370-1573(72)90010-5
A. Bodek, S. Avvakumov, R. Bradford, H. Budd. Modeling atmospheric neutrino interactions: Duality constrained parameterization of vector and axial nucleon form factors. In: 30th International Cosmic Ray Conference. arxiv:0708.1827 (2007).
D. Rein, L.M. Sehgal. Neutrino excitation of baryon resonances and single pion production. Ann. Phys. 133, 79 (1981).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(81)90242-6
A. Bodek, U.K. Yang. Higher twist, xi(omega) scaling, and effective LO PDFs for lepton scattering in the few GeV region. J. Phys. G 29, 1899 (2003).
https://doi.org/10.1088/0954-3899/29/8/369
D. Rein, L.M. Sehgal. Coherent п0 production in neutrino reactions. Nucl. Phys. B 223, 29 (1983).
https://doi.org/10.1016/0550-3213(83)90090-1
J. Tena-Vidal, C. Andreopoulos, C. Barry, S. Dennis, S. Dytman, H. Gallagher, S. Gardiner, W. Giele, R. Hatcher, O. Hen, I.D. Kakorin, K.S. Kuzmin, A. Meregaglia, V.A. Naumov, A. Papadopoulou, M. Roda, V. Syrotenko, J. Wolcott. Hadronization model tuning in genie v3. Phys. Rev. D 105, 012009 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.012009
Z. Koba, H.B. Nielsen, P. Olesen. Scaling of multiplicity distributions in high-energy hadron collisions. Nucl. Phys. B 40, 317 (1972).
https://doi.org/10.1016/0550-3213(72)90551-2
R. Bradford, A. Bodek, H. Budd, J. Arrington. A new parameterization of the nucleon elastic form-factors. Nucl. Phys. B Proc. Suppl. 159, 127 (2006).
https://doi.org/10.1016/j.nuclphysbps.2006.08.028
K.M. Graczyk, D. Kielczewska, P. Przewlocki, J.T. Sobczyk. C5A axial form factor from bubble chamber experiments Phys. Rev. D 80, 093001 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.80.093001
T. Sjostrand, S. Mrenna, P.Z. Skands. PYTHIA 6.4 Physics and Manual JHEP 05, 026 (2006).
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}
