Кількісна оцінка ефектів взаємодії у кінцевому стані при визначенні енергії в експериментах із нейтрино глибоко під земною поверхнею
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.5.312Ключові слова:
взаємодiя в кiнцевому станi, експерименти з нейтрино глибоко пiд земною поверхнею, помилковi подiї, реконструкцiя енергiїАнотація
В нейтрино-ядерних взаємодiях частинки, що утворюються в первиннiй вершинi, можуть вiдрiзнятися вiд частинок, якi
спостерiгаються у кiнцевому станi. Це трапляється завдяки ефекту взаємодiї частинок у кiнцевому станi пiд час їхнього руху крiзь ядерну матерiю до детектора. В цiй роботi виконано реконструкцiю енергiї для квазiпружного та резонансного розсiювань на заряджених струмах (КРЗС та РРЗС) з використанням калориметрiї та програм NuWro I GENIE для моделювання. Розраховано вiдсотки помилкових подiй для КРЗС i РРЗС. Цi вiдсотки в обох випадках i для обох програм є бiльшими, нiж 50%, якщо прийняти умову, що частинки в кiнцевому станi тi самi, що утворилися в первиннiй вершинi. Вiдновлене значення енергiї та кiлькiсть помилкових подiй можуть змiнюватися в залежностi вiд визначення сигнальних подiй. Це впливає на результати вимiрювання параметрiв осциляцiй в експериментах з довгою базою, таких як експерименти з нейтрино глибоко пiд земною поверхнею.
Посилання
Y. Farzan, M. Tortola. Neutrino oscillations and non-standard interactions. Front. in Phys. 6, 10 (2018).
https://doi.org/10.3389/fphy.2018.00010
S. Nagu, J. Singh, J. Singh II, R.B. Singh. Nuclear effects and CP sensitivity at DUNE. Adv. High Energy Phys. 2020, 5472713 (2020).
https://doi.org/10.1155/2020/5472713
P. Adamson et al. (MINOS collaboration). A Study of muon neutrino disappearance using the Fermilab main injector neutrino beam. Phys. Rev. D 77, 072002 (2008).
F.P. An et al. (Daya Bay collaboration). Observation of electron antineutrino disappearance at Daya Bay. Phys. Rev. Lett. 108, 171803 (2012).
J.K. Ahn et al. (RENO collaboration). Observation of reactor electron antineutrino disappearance in the RENO experiment. Phys. Rev. Lett. 108, 191802 (2012).
F.P. An et al. (Daya Bay collaboration). Improved measurement of electron antineutrino disappearance at Daya Bay. Chin. Phys. C 37, 011001 (2013).
B. Abi et al. (DUNE collaboration). Deep underground neutrino experiment, far detector technical design report, volume I: introduction to DUNE. JINST 15 no.08, T08008 (2020).
B. Abi et al. (DUNE collaboration). Deep underground neutrino experiment, far detector technical design report, volume II: DUNE physics. arXiv:2002.03005 [hep-ex].
B. Abi et al. (DUNE collaboration). Deep underground neutrino experiment, far detector technical design report, volume III: DUNE far detector technical coordination. JINST 15 (8), T08009 (2020).
B. Abi et al. (DUNE collaboration). Deep underground neutrino experiment, far detector technical design report, volume IV: far detector single-phase technology. JINST 15 (8), T08010 (2020).
D.A. Harris et al. (MINERvA collaboration). Neutrino scattering uncertainties and their role in long-baseline oscillation experiments. arXiv:hep-ex/0410005 [hep-ex].
P. Coloma, P. Huber, J. Kopp, W. Winter. Systematic uncertainties in long-baseline neutrino oscillations for large Θ13. Phys. Rev. D 87 (3), 033004 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.87.033004
P. Huber, M. Mezzetto, T. Schwetz. On the impact of systematical uncertainties for the CP violation measurement in superbeam experiments. JHEP 03, 021 (2008).
https://doi.org/10.1088/1126-6708/2008/03/021
M. Martini, M. Ericson, G. Chanfray. Neutrino energy reconstruction problems and neutrino oscillations. Phys. Rev. D 85, 093012 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.85.093012
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
M. Martini, M. Ericson, G. Chanfray. Neutrino energy reconstruction problems and neutrino oscillations. Phys. Rev. D 85, 093012 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.85.093012
O. Lalakulich, K. Gallmeister, U. Mosel. Neutrino- and antineutrino-induced reactions with nuclei between 1 and 50 GeV. Phys. Rev. C 86, 014607 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevC.86.014607
S. Nagu, J. Singh, J. Singh II, R.B. Singh. Impact of crosssectional uncertainties on DUNE sensitivity due to nuclear effects. Nuclear Physics B 951, 114888 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.nuclphysb.2019.114888
D. Drakoulakos et al. (MINERvA collaboration). Proposal to perform a high-statistics neutrino scattering experiment using a fine-grained detector in the NuMI beam. arXiv:hepex/0405002 [hep-ex].
J. Evans (MINOS collaboration). The MINOS experiment: Results and prospects. Adv. High Energy Phys. 2013, 182537 (2013).
https://doi.org/10.1155/2013/182537
H. Chen et al. (MicroBooNE collaboration). Proposal for a new experiment using the booster and NuMI neutrino beamlines: MicroBooNE. FERMILAB-PROPOSAL-0974.
M.A. Acero et al. (NOvA collaboration). First measurement of neutrino oscillation parameters using neutrinos and antineutrinos by NOvA. Phys. Rev. Lett. 123 no.15, 151803 (2019).
K. Abe et al. (T2K collaboration). Constraint on the matter-antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations. Nature 580 (7803), 339 (2020).
A. Bodek, J.L. Ritchie. Further studies of Fermi-motion effects in lepton scattering from nuclear targets. Phys. Rev. D 24, 1400 (1981).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.24.1400
C.H. Llewellyn Smith. Neutrino reactions at accelerator energies. Phys. Rept. 3, 261 (1972).
https://doi.org/10.1016/0370-1573(72)90010-5
R. Bradford, A. Bodek, H.S. 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
A. Bodek, S. Avvakumov, R. Bradford, H.S. Budd. Modeling atmospheric neutrino interactions: Duality constrained parametrization of vector and axial nucleon form factors. arXiv:0708.1827 [hep-ex].
K.M. Graczyk, D. Kielczewska, P. Przewlocki, J.T. Sobczyk. Axial form factor from bubble chamber experiments. Phys. Rev. D 80, 093001 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.80.093001
D. Rein, L.M. Sehgal. Neutrino excitation of baryon resonances and single pion production. Annals Phys. 133, 79 (1981).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(81)90242-6
H.R. Sharma, S. Nagu, J. Singh, R.B. Singh, B. Potukuchi. Study of pion production in νμ interactions on 40Ar in DUNE using GENIE and NuWro event generators. arXiv:2204.05354 [hep-ph].
O. Lalakulich, U. Mosel, K. Gallmeister. Energy reconstruction in quasielastic scattering in the MiniBooNE and T2K experiments. Phys. Rev. C 86, 054606 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevC.86.054606
J. Singh, S. Nagu, J. Singh II, R.B. Singh. Quantifying multinucleon effect in argon using high-pressure TPC. Nuclear Physics B 957, 115103 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.nuclphysb.2020.115103
L. Alvarez-Ruso et al. (NuSTEC collaboration). NuSTEC white paper: status and challenges of neutrino-nucleus scattering. Prog. Part. Nucl. Phys. 100, 1 (2018).
https://doi.org/10.1016/j.ppnp.2018.01.006
A.M. Ankowski, O. Benhar, P. Coloma, P. Huber, C.M. Jen, C. Mariani, D. Meloni, E. Vagnoni. Comparison of the calorimetric and kinematic methods of neutrino energy reconstruction in disappearance experiments. Phys. Rev. D 92 (7), 073014 (2015).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.92.073014
A.M. Ankowski, P. Coloma, P. Huber, C. Mariani, E. Vagnoni. Missing energy and the measurement of the CPviolating phase in neutrino oscillations. Phys. Rev. D 92 (9), 091301 (2015).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.92.091301
K. Abe et al. (T2K collaboration). The T2K experiment. Nucl. Instrum. Meth. A 659, 106 (2011).
D. Meloni, M. Martini. Revisiting the T2K data using different models for the neutrino-nucleus cross sections. Phys. Lett. B 716, 186 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2012.08.007
D.G. Michael, P. Adamson, T. Alexopoulos, W.W.M. Allison, G.J. Alner, K. Anderson, C. Andreopoulos, M. Andrews, R. Andrews, C. Arroyo. The magnetized steel and scintillator calorimeters of the MINOS experiment. Nucl. Instr. Methods in Phys. Res. Sec. 596, 190 (2008).
D.S. Ayres et al. (NOvA collaboration). NOvA: Proposal to build a 30 kiloton off-axis detector to study νμ → νe oscillations in the NuMI beamline. arXiv:hep-ex/0503053 [hep-ex].
C. Adams et al. (LBNE collaboration). The long-baseline neutrino experiment: exploring fundamental symmetries of the universe. arXiv:1307.7335 [hep-ex].
R. Acciarri et al. (DUNE collaboration). Long-baseline neutrino facility (LBNF) and deep underground neutrino experiment: conceptual design report, volume 2: The physics program for DUNE at LBNF. arXiv:1512.06148 [physics.ins-det].
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}
