F.Pierre - neutrino-France - 27 novembre 2003 K2K et JPARC-ν 1 Les expériences d'oscillations de neutrinos avec Superkmioka et des accélérateurs: K2K et

F.Pierre - neutrino-France - 27 novembre 2003 K2K et JPARC-ν 1

Les expériences d'oscillations de neutrinos avec Superkmioka et des accélérateurs:

K2K et JPARC-ν.


Plan

● Généralités.● K2K.● JPARC-nu(ex JHF).● Résumé et remarques.


Bref historique.

1987-... anomalie Kamioka(rapport νμ/ν

e).

1995 approbation de K2K. 1998 évidence pour l'oscillation à SuperKamioka.2000 approbation du complexe d'accélérateurs JPARC ...sans la ligne de faisceau neutrinos.2001 Implosions en chaîne à Superkamioka.2002 Les européens sont invités à collaborer à JPARCnu.2002 Les européens sont invités à collaborer à K2K.2002 Superkamioka redémarre avec 1 PM/2.2002-2003 : demandes de financement de la ligne neutrino au gouvernement japonais.


Réactions quasi-élastiques et inélastiques sur nucléon


F.Pierre – neutrino-France - 27 novembre 2003

481 MeV muon neutrino (MC) produces 394 MeV muon which later decays at rest into 52 MeV electron. 1 canal= 15.9 ns

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K2KExpérience de disparition de ν

μ



K2K-I - juin 99 à juillet 01SCIFI : 5,9 t fiducielles.1kt : 25 t fiducielles.


Front detector FD : détermination du flux. Lots d' événements utilisés :

-1kt : 1 anneau muon-SCIFI :

*1 trace.*2 traces, enrichi en quasi-élastique(QE).*2 traces, appauvri en QE.

Le passage du flux en position proche au flux en position lointaine(rapport F/N) nécessite de passer par un modèle de faisceau.


1Kt 1Rμ

1Kt 1Rμ

SCIFI QE

SCIFI NQE


Résultats K2K.

L'extrapolation des détecteurs proches prédit 80.1 +6.2

-5.4 évts dans SK, sans oscillation; on en observe 56.

*C'est significatif à mieux que 1 %.

*Les incertidudes dominantes sont :* le rapport F/N(5 %)* les volumes fiduciels(5%).

*Les valeurs de sin2(2θ) et Δm2

sont compatibles avec les résultats obtenus avec les ν atmosphériques.


Sous ensemble des 29 événements 1Rμ: spectre en énergie


Détection et mesure des π0 dans la kt:-cohérence de la simulation.-application à la mesure des courants neutres dans

SKet à l'évidence contre les neutrinos stériles.




Un nouveau détecteur, le SCIBAR

But : détecteur à grain fin qui améliorel'efficacité de détection des protons à basse énergie.Par conséquent, meilleure séparation des événementsQE et NQE.

..mais, pas de H2O, essentiellement du C

nH

m.


SciBar Detector• Extruded scintillator with WLS

fiber readout• Neutrino target is scintillator

itself• 2.5 x 1.3 x 300 cm3 cell• ~15000 channels● Light yield 7~20p.e./MIP/cm (2 MeV)• Detect 10 cm track• Distinguish proton from pion

by using dE/dx

High 2-track CC-QE efficiency

Low non-QE backgrounds

Extrudedscintillator(15t)

Multi-anodePMT (64 ch.)

Wave-lengthshifting fiber

EM calorimeter

1.7m

3m

3m

Just constructed in this summer!

H. Maesaka nov 2003 KEK-RCNP International School and mini-Workshop for Scintillating Crystals and their Applications in Particle and Nuclear Physics


CC-QE candidate• Area of circle is proportional to ADC• Hits along the proton track are larger

Top view Side view

μμ

p

p

H.Maesaka




JPARC-ν

-expérience de disparition de νμ.

mais surtout

-expérience d'apparition de νe.


θ 13

:on veut faire mieux que MINOS et

ICARUS/OPERA!

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Les travaux ont commencé :

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F.Pierre – neutrino-France - 27 novembre 2003 44La ligne neutrino et les stations de mesure proches ne sont pas encore financées.


JHF-ν adopte le principe du faisceau à angle :

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Faisceau à angle :

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!!


Les bruits de fond :

● La contamination du faisceau, venant des muons et des kaons.

● La misidentification des γ de π 0, provenant surtout des événements à courants neutres.

● La misidentification des muons en électron, provenant des événements à courant chargé.

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Pi-zero K2K event at Super-Kamiokande

Pi-zero K2K event at Super-Kamiokande 44


Sin2(2θ13)

)=0.1


Le contrôle du faisceau en position proche, les buts :

● Mesure du flux de ν et extrapolation à SK.● Mesure du spectre en énergie des ν .

● Mesure de la contamination de ν e.

● Mesure et suivi de la direction du faisceau.

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Le contrôle du faisceau en position proche, les moyens :

● Un détecteur à la SK, massif et lointain. - pour éviter les empilements. - pour voir le tunnel comme un point.

● Un détecteur à grain fin.● Des moniteurs de faisceaux

Au vu de l'expérience en cours à K2K, avec en particulier un détecteur en cours d'installation, le SCIBAR :

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Résumé et remarques:● L'expérience K2K confirme avec des neutrinos artificiels

l' oscillation vue avec les neutrinos atmosphériques.● Vers la fin de cette décennie, à partir de 2008,

l'expérience JPARC-nu sera la plus performante sur l'apparition de ν

e et la mesure éventuelle de θ

13.

● C'est un pas important vers la violation de CP dans le secteur leptonique.

● Ces expériences sont complexes du point de vue de la compréhension du faisceau.

● C'est un pas scientifique et technique important vers l'étape ambitieuse d'un détecteur de masse fiducielle de l'ordre de la mégatonne.

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Réserve


. 44

Systématiques : < 1% sur sin2(2θ13

) < 10-4 eV2 pour Δm223







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