Experimento T2K
Experimento de neutrinos de base larga en Japón

T2K (" Tokai to Kamioka ") es un experimento de física de partículas que estudia las oscilaciones de los neutrinos del acelerador . El experimento se lleva a cabo en Japón gracias a la cooperación internacional de unos 500 físicos e ingenieros con más de 60 instituciones de investigación de varios países de Europa, Asia y América del Norte [1] y es un experimento reconocido por el CERN (RE13). [2] [3] T2K recopiló datos en su primera fase de funcionamiento desde 2010 hasta 2021. Se espera que la segunda fase de toma de datos (T2K-II) comience en 2023 y dure hasta el comienzo del sucesor de T2K, el experimento Hyper-Kamiokande en 2027. [4] : 12, 20 

T2K fue el primer experimento que observó la aparición de neutrinos electrónicos en un haz de neutrinos muónicos . [5] También proporcionó la mejor medición del mundo del parámetro de oscilación θ 23 [6] y un indicio de una asimetría significativa materia-antimateria en las oscilaciones de neutrinos. [7] [8] La medición de la asimetría de oscilación neutrino-antineutrino puede acercarnos a la explicación de la existencia de nuestro Universo dominado por la materia . [9] [10]

El haz intenso de neutrinos muónicos se produce en las instalaciones del J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) en Tokai, en la costa este de Japón. El haz se dirige hacia el detector lejano Super-Kamiokande , ubicado a 295 kilómetros (183 millas) de distancia en la ciudad de Hida , prefectura de Gifu . Las propiedades y la composición del flujo de neutrinos se miden primero mediante un sistema de detectores cercanos ubicados a 280 metros (920 pies) del lugar de producción del haz en el sitio del J-PARC, y luego nuevamente en el detector Super-Kamiokande. La comparación del contenido de diferentes sabores de neutrinos en estas dos ubicaciones permite medir la probabilidad de oscilaciones en el camino entre los detectores cercanos y lejanos. Super-Kamiokande puede detectar interacciones tanto de neutrinos muónicos como electrónicos, y así medir la desaparición del flujo de neutrinos muónicos, así como la aparición de neutrinos electrónicos en el haz. [11]

Programa de física

El experimento T2K se propuso en 2003 con los siguientes objetivos de medición: [11]

  • El descubrimiento de la
    no
    micras    →
    no
    mi     oscilaciones y, por tanto, la confirmación de que el último ángulo de mezcla desconocido θ 13 no es cero.
  • Medición precisa de los parámetros de oscilación Δ m2
    23    y θ 23 mediante estudios de desaparición de neutrinos muónicos.
  • Búsqueda de oscilaciones de neutrinos estériles , que podrían observarse como un déficit de interacciones de neutrinos de corriente neutral .
  • Medidas de varias secciones transversales de interacción para diferentes tipos de neutrinos y objetivos en un rango de energía de unos pocos GeV.

Desde el inicio de la recopilación de datos en 2010, el experimento T2K ha conseguido proporcionar una lista de resultados de primera clase:

  • La confirmación de la aparición de neutrinos electrónicos en el haz de neutrinos muónicos (
    no
    micras    →
    no
    mi    ), que fue la primera vez en que los neutrinos producidos en un sabor se observaron explícitamente en otro sabor. [5] [12]
  • La medición más precisa del parámetro θ 23. [6]
  • Límites de los parámetros de oscilación de neutrinos estériles basados ​​en estudios en los detectores cercanos ND280 [13] y lejanos Super-Kamiokande [14] .
  • Varias mediciones de la sección transversal de neutrinos y antineutrinos electrónicos [15] [16] y muónicos, incluidas interacciones de corriente cargada (CC) inclusivas, [17] interacciones CC sin piones [18] [19] [20] y con un solo pión en el estado final, [21] producción de piones coherentes, [22] interacciones de corriente neutra , [23] etc. en diferentes objetivos como carbono , agua y hierro . [24]
  • La primera restricción significativa del parámetro δ CP , responsable de la asimetría materia-antimateria en las oscilaciones de neutrinos. [8]

δ CP toma valores de - π a π (es decir, de −180° a 180°) y se puede medir comparando las oscilaciones de los neutrinos con las de los antineutrinos. La simetría CP se conservaría y, por lo tanto, las probabilidades de oscilación serían las mismas para los neutrinos y los antineutrinos, para δ CP igual a 0 o ± π . T2K proporcionó la primera y más fuerte restricción hasta ahora sobre δ CP , rechazando en el nivel de significación 3σ (99,7%) casi la mitad de los valores posibles, descartando los dos puntos de conservación de CP en el nivel de significación del 95% y dando un fuerte indicio de que la violación de CP puede ser grande en el sector de neutrinos. La violación de CP es una de las condiciones propuestas por el físico ruso Andrei Sakharov , necesaria para producir el exceso de materia con respecto a la antimateria en el universo temprano , que forma ahora nuestro Universo construido por materia . La violación de CP en la sección de quarks fue confirmada ya en 1964, [25] pero es demasiado pequeña para explicar el desequilibrio materia-antimateria observado. La fuerte violación de CP en el sector de neutrinos podría conducir a un exceso de producción de materia a través del proceso llamado leptogénesis y, por lo tanto, dicha medición sería un paso importante para comprender cómo se formó el Universo. [8] [26] [27]

El experimento NOvA es el otro experimento de oscilación de neutrinos capaz de medir δ CP a través de la comparación entre
no
micras→
no
miy
no
micras→
no
micanales de oscilación. NOvA se lleva a cabo en los Estados Unidos y mide la oscilación de neutrinos del acelerador a una distancia de 810 km en el camino entre el lugar de producción del haz en Fermilab y el detector lejano en Ash River, Minnesota . NOvA proporcionó una medición menos precisa de δ CP , que está en ligera tensión con el resultado de T2K. El punto de mejor ajuste de T2K se encuentra en la región desfavorecida por NOvA en el nivel de confianza del 90%. Hay trabajos en curso para obtener un ajuste conjunto de los datos de ambos experimentos para cuantificar la consistencia entre ellos. [28] [29]

Se espera que futuras actualizaciones de T2K proporcionen mediciones más precisas de Δ m2
23y parámetros θ 23 , mediciones de sección transversal que ampliarán nuestra comprensión de las interacciones de neutrinos y, por lo tanto, mejorarán los modelos teóricos utilizados en los generadores de neutrinos, así como una mayor restricción de la fase δ CP y la confirmación de si la simetría CP se conserva o viola en la oscilación de neutrinos en el nivel de significancia 3σ en el T2K-II y 5σ en el experimento Hyper-Kamiokande. [30] [31]

Haz de neutrinos

T2K utiliza un haz de neutrinos muónicos o antineutrinos muónicos producido en las instalaciones del J-PARC utilizando un haz de protones acelerado gradualmente hasta 30 GeV mediante un sistema de tres aceleradores : primero a 400 MeV de energía mediante el acelerador lineal Linac, luego hasta 3 GeV mediante el RCS (Sincrotrón de Ciclo Rápido) y, finalmente, hasta 30 GeV mediante el sincrotrón MR (Anillo Principal). Los protones chocan con un objetivo de grafito , produciendo mesones , principalmente piones y kaones , que luego son enfocados por un conjunto de tres cuernos magnéticos y dirigidos hacia un túnel llamado volumen de desintegración. Dependiendo de la polaridad de los cuernos, se enfocan partículas positivas o negativas. Los piones y kaones positivos se desintegran principalmente en
micras+
y
no
micras, formando un haz de neutrinos muónicos, mientras que los piones y kaones negativos se desintegran principalmente en
micras−
y
no
micras, formando un haz de antineutrinos muónicos. Todos los hadrones y leptones cargados restantes son detenidos por un bloque de grafito de 75 toneladas (el llamado depósito de haz) y en el suelo, mientras que los neutrinos viajan bajo tierra hacia el detector lejano. [11]

Haz fuera del eje

T2K es el primer experimento en el que se ha puesto en práctica el concepto de haz de neutrinos fuera del eje . El haz de neutrinos del J-PARC está diseñado de forma que pueda dirigirse a entre 2 y 3 grados del detector lejano Super-Kamiokande y de uno de los detectores cercanos, ND280. La energía media de los neutrinos disminuye con la desviación del eje del haz. El ángulo fuera del eje se eligió en 2,5° para maximizar la probabilidad de oscilación a una distancia correspondiente al detector lejano, que para 295 kilómetros (183 millas) es máxima para neutrinos de alrededor de 600 MeV. En este rango de energía de neutrinos, el tipo dominante de interacciones de neutrinos son interacciones cuasielásticas de corriente cargada , para las que es posible reconstruir la energía del neutrino interactuante solo sobre la base del momento y la dirección del leptón cargado producido. Las energías más altas de los neutrinos se suprimen por la configuración fuera del eje, lo que disminuye el número de interacciones con la producción de mesones, que son el trasfondo del análisis de oscilación en el experimento T2K. [11] [32]

Detectores cercanos

El complejo de detectores cercanos [11] se encuentra a una distancia de 280 metros (920 pies) del objetivo de grafito. Su propósito es medir el flujo de neutrinos antes de las oscilaciones y estudiar las interacciones de los neutrinos. El sistema consta de tres detectores principales:

  • Detector INGRID (Interactive Neutrino GRID) situado en el eje del haz de neutrinos,
  • Detector ND280 ubicado a 2,5° del eje del haz, es decir, en el mismo ángulo que el detector lejano.
  • WAGASCI-BabyMIND (WAter Grid SCIntillator Detector – prototipo de detector de neutrinos de hierro magnetizado) es un detector de neutrinos magnetizado ubicado en un ángulo de 1,5° fuera del eje, construido para explorar la variación del espectro de energía con el ángulo fuera del eje y las secciones transversales a una energía de neutrinos promedio más alta. [33] [34]

Lectura de señal

Principio de funcionamiento de un centelleador en los detectores cercanos T2K

A excepción de las cámaras de proyección temporal en ND280, todo el material activo (que permite el seguimiento de partículas) de los detectores cercanos es un centelleador plástico . La luz producida al atravesar partículas cargadas en las barras y planos del centelleador plástico es recogida por fibras que cambian la longitud de onda y detectada por los contadores de fotones multipíxel Hamamatsu ubicados en uno o ambos extremos de las fibras. Las barras del centelleador están organizadas en capas, donde las barras de dos capas vecinas son perpendiculares entre sí y proporcionan juntas información 3D sobre las partículas que las atraviesan. [11]

Detector de INGRID

El detector INGRID tiene como objetivo principal controlar diariamente la dirección e intensidad del haz mediante la detección directa de interacciones de neutrinos. El detector INGRID consta de 16 módulos idénticos dispuestos en forma de cruz, 7 en un brazo vertical y 7 en un brazo horizontal, más 2 módulos fuera de la cruz. La altura y el ancho de los brazos son de 10 metros (33 pies). Un solo módulo consta de capas alternas de hierro y un centelleador de plástico. Otras 4 capas de centelleador rodean el módulo por los lados para distinguir las partículas que entran desde el exterior de las producidas por interacciones dentro del módulo. La masa total de hierro en un módulo es de 7,1 toneladas y constituye el 96% del peso del módulo. En el eje del haz de neutrinos, en el medio de la cruz entre el brazo vertical y el horizontal, hay un módulo adicional construido solo con capas del centelleador de plástico (módulo Protón) con una masa de 0,55 toneladas. Su propósito es registrar interacciones cuasielásticas y comparar los resultados obtenidos con las simulaciones. [11]

Detector ND280

El detector ND280 se utiliza para medir el flujo, el espectro de energía y la contaminación del haz de neutrinos electrónicos para el mismo ángulo fuera del eje que para el detector lejano. ND280 también investiga varios tipos de interacciones de neutrinos y antineutrinos electrónicos y muónicos. Todo esto permite estimar el número y tipo esperados de interacciones en el detector lejano, reduciendo el error sistemático en el análisis de oscilaciones de neutrinos asociado con los modelos de interacciones y flujo de neutrinos. [11]

El ND280 está compuesto por un conjunto de subdetectores internos: un detector Pi-Zero y un rastreador con dos detectores de grano fino intercalados con tres cámaras de proyección de tiempo, colocados dentro de un marco de metal llamado canasta. La canasta está rodeada por el calorímetro electromagnético y un imán reciclado del experimento UA1 que produce un campo magnético horizontal uniforme de 0,2 T e instrumentado con planos de centelleo que constituyen el detector de rango de muones lateral. [11]

Detector Pi-Zero

Esquema del detector Pi-Zero.

El Pi-Zero (
π0
) El detector (P0D) contiene 40 planos de módulos centelleadores de plástico, que en la parte central están intercalados con bolsas de 2,8 cm de espesor rellenables de agua y láminas gruesas de latón, y en dos regiones periféricas los módulos centelleadores están intercalados con láminas de plomo. Al comparar la cantidad de interacción entre los modos con y sin agua en las bolsas, es posible extraer el número de interacciones de neutrinos que ocurren en el agua, el material objetivo dentro del detector lejano Super-Kamiokande. El tamaño de todo el volumen activo del P0D es de alrededor de 2,1 m × 2,2 m × 2,4 m (X × Y × Z) y su masa con y sin agua es de 15,8 y 12,9 toneladas respectivamente.

El objetivo principal del detector Pi-Zero es medir la producción de piones neutros en interacciones de neutrinos de corriente neutra en el agua:


no
micras+ N →
no
micras+N'+
π0

Esta reacción puede imitar las interacciones entre neutrinos y electrones porque los fotones de
π0
La desintegración puede reconstruirse erróneamente como un electrón en el detector Super-Kamiokande, por lo que esta reacción puede imitar las interacciones de los neutrinos electrónicos y constituir un antecedente importante en la medición de la apariencia de los neutrinos electrónicos. [11] [35]

Cámaras de proyección de tiempo

Las cámaras de proyección de tres tiempos (TPC) son cajas rectangulares herméticas al gas, con un plano catódico en el centro y módulos de lectura MicroMegas a ambos lados paralelos al cátodo. Las TPC se llenan con gas de deriva a base de argón bajo presión atmosférica. Las partículas cargadas que cruzan la TPC ionizan el gas a lo largo de su trayectoria. Los electrones de ionización se desplazan desde el cátodo hacia los lados de la TPC, donde son detectados por el MicroMegas, que proporciona una imagen en 3D de la trayectoria de la partícula cargada que los atraviesa. Las coordenadas Y y Z se basan en la posición de los electrones de ionización detectados en los módulos MicroMegas, y la coordenada X se basa en el tiempo de deriva de los electrones. En el campo magnético, la curvatura de esta trayectoria permite determinar la carga y el momento de la partícula, y la cantidad de electrones de ionización por unidad de distancia se utiliza para identificar partículas según la fórmula de Bethe-Bloch . [11] [36]

Detectores de grano fino

Dos detectores de grano fino (FGD) se colocan después del primer y segundo TPC. Juntos, los FGD y los TPC forman el rastreador de ND280. Los FGD proporcionan la masa objetivo activa para las interacciones de neutrinos y pueden medir las trayectorias cortas del retroceso de protones. El primer FGD está compuesto solo de capas de centelleador, mientras que el segundo FGD está compuesto de capas alternas de centelleador y agua. El segundo FGD está parcialmente compuesto de agua porque el detector Super-Kamiokande está basado en agua. Las secciones transversales en el carbono y en el agua se pueden determinar a partir de una comparación de las interacciones de neutrinos en los dos FGD. [11] [37]

Calorímetro electromagnético

El calorímetro electromagnético (ECal) rodea los detectores internos (P0D, TPC, FGD) y está formado por capas de centelleo intercaladas con láminas absorbentes de plomo. Su función es detectar partículas neutras, especialmente fotones, y medir su energía y dirección, así como detectar partículas cargadas proporcionando información adicional relevante para su identificación. [11] [38]

Detector de rango de muones laterales

El detector de alcance lateral de muones (SMRD) consta de módulos centelleadores que se insertan en los huecos del imán. El SMRD registra los muones que escapan de las partes internas del detector en ángulos amplios con respecto a la dirección del haz. Los tipos restantes de partículas (excepto los neutrinos) se detienen en su mayoría en el calorímetro. El SMRD también puede actuar como un disparador de rayos cósmicos . Finalmente, puede ayudar a identificar interacciones del haz en las paredes circundantes y en el propio imán. [11] [39]

WAGASCI-Bebé MENTE

El flujo de neutrinos T2K previsto en el sitio de los detectores WAGASCI-BabyMIND (línea roja) y ND280 (línea negra)

WAGASCI-BabyMIND es un nuevo detector ubicado junto a los detectores INGRID y ND280, dedicado a los estudios de interacción de neutrinos . Proporcionó los primeros datos de haces de neutrinos utilizando una configuración de detector completa durante el funcionamiento de invierno de 2019/2020. [33] [34]

El WAGASCI-BabyMIND consta de varios subdetectores:

  • Dos nuevos detectores de centelleo de agua (WAGASCI, WAter-Grid-SCIntillator-Detector) que actúan como principales objetivos de agua y rastreadores de partículas. La estructura en forma de rejilla tridimensional de las barras de centelleo crea cavidades huecas llenas de agua.

Gracias a esta estructura se obtuvo una alta relación de masa de agua a centelleador (80% H2O + 20% CH) y la aceptación es alta y aproximadamente constante en todas las direcciones. [33] [34]

  • Un módulo de protones, igual que el del detector INGRID, hecho de barras de centelleo (CH) de plástico simple , que actúa como el objetivo principal del CH y rastreador de partículas. [33] [34]
  • Dos WallMRD (Wall Muon Range Detector) que son espectrómetros de muones no magnetizados para detectar muones que se desplazan lateralmente. Están hechos de planos de hierro pasivos entrelazados con planos de centelleo activos. [33] [34]
  • Un BabyMIND (prototipo de detector de neutrinos de hierro magnetizado) que es un espectrómetro de muones magnetizado para detectar muones en movimiento hacia delante. BabyMIND presenta una configuración original de módulos de centelleo entrelazados con módulos de ferrita magnetizada como un sándwich. Los módulos se pueden reorganizar fácilmente para adaptar el campo magnético a las necesidades particulares del experimento. El campo magnético se crea solo dentro de la ferrita, por lo que es muy eficiente energéticamente en comparación con los imanes que tienen que magnetizar espacios vacíos a su alrededor, como el ND280. Sin embargo, el campo magnético no es homogéneo en todo el volumen de recorrido de los muones, y esto plantea un desafío aún abierto para la reconstrucción del momento. [33]

Todo el material activo en los detectores está formado por centelleadores de plástico y se lee como se explica en la sección Lectura de señal. [33] [34]

El objetivo principal del detector WAGASCI-BabyMIND es la reducción del error sistemático en el análisis de la oscilación T2K , lo que se conseguirá gracias a su complementariedad con respecto al detector ND280:

  • El material de destino diferente entre ND280 (80% CH + 20% H 2 O) y SK (H 2 O puro) nos obliga a confiar en modelos de sección transversal para separar la estimación de la sección transversal de H 2 O de la de CH. La fracción de agua en los módulos de centelleo de agua de WAGASCI es del 80%, lo que permite una medición de la relación de la sección transversal de neutrinos de corriente cargada entre agua (H 2 O) y plástico (CH) con una precisión del 3%. [33] [34]
  • El nuevo detector proporcionará mediciones de varios canales de interacción de neutrinos con corriente cargada con alta precisión, umbral de momento más bajo y aceptación angular completa. Esto limitará las incertidumbres de los modelos de flujo y sección transversal para las partículas producidas en ángulos altos. Estos activos también facilitarán la detección de hadrones de bajo momento producidos en la interacción del neutrino con estados acotados de 2 nucleones o mediante reinteracciones dentro del núcleo objetivo de partículas producidas por el neutrino y, por lo tanto, un mejor modelado de tales interacciones en el detector lejano. [33] [34]
  • La ubicación a la misma distancia de 280 metros del objetivo de grafito que los detectores ND280 e INGRID, pero en un ángulo fuera del eje diferente de 1,5 grados, hace que el espectro de energía del haz de neutrinos alcance un máximo en torno a energías diferentes para cada uno de los ángulos fuera del eje correspondientes a los detectores. La combinación de mediciones de estos detectores proporcionará una restricción mejorada de las secciones transversales de los neutrinos en función de su energía. [33] [34]

Súper Kamiokande

Detección de electrones y muones en el detector Super-Kamiokande

El detector Super-Kamiokande se encuentra a 1000 m bajo tierra en la mina Mozumi, bajo el monte Ikeno en el área de Kamioka de la ciudad de Hida. Es un tanque cilíndrico de acero inoxidable de unos 40 m de altura y diámetro, lleno de 50.000 toneladas de agua e instrumentado con alrededor de 13.000 tubos fotomultiplicadores (PMT). Detecta un cono de luz Cherenkov emitido por partículas cargadas que se mueven en el agua a mayor velocidad que la luz en este medio. Su objetivo es medir los muones y electrones producidos en interacciones cuasielásticas de corriente cargada (CCQE) de partículas cargadas.
no
micrasy
no
mi, respectivamente. Debido a su masa relativamente grande, los muones normalmente no cambian su dirección y, por lo tanto, producen un cono bien definido de luz Cherenkov que los fototransistores observan como un anillo claro y nítido. Por el contrario, los electrones, debido a su masa más pequeña, son más susceptibles a la dispersión y casi siempre producen lluvias electromagnéticas , que los fototransistores observan como un anillo con bordes difusos. La energía de los neutrinos se calcula en función de la dirección y la energía de un leptón cargado producido en la interacción CCQE. De esta manera,
no
micrasy
no
miSe determinan los espectros, lo que conduce a la medición de los parámetros de oscilación relevantes para la desaparición del neutrino muónico y la aparición del neutrino electrónico. [11] [40]

Historia

T2K es un sucesor del experimento KEK to Kamioka ( K2K ), que funcionó desde 1999 hasta 2004. En el experimento K2K , se produjo un haz de acelerador de neutrinos muónicos en las instalaciones de KEK en Tsukuba ( Japón ) y se envió hacia el detector Super-Kamiokande , ubicado a 250 km de distancia. Los resultados del experimento K2K confirmaron con un nivel de confianza del 99,9985% (4,3 σ ) la desaparición de los neutrinos muónicos y fueron consistentes con las mediciones anteriores de los parámetros de oscilación medidos por el detector Super-Kamiokande para neutrinos atmosféricos . [41] [42]

La construcción de la línea de luz de neutrinos comenzó en 2004 y se puso en funcionamiento con éxito en 2009. La construcción de todo el detector INGRID y la mayor parte del detector ND280 (sin la parte de barril del calorímetro electromagnético) se completó en 2009. La parte faltante del calorímetro se instaló en el otoño de 2010. El detector lejano T2K es el gran detector Super-Kamiokande, que ha estado funcionando desde 1996 y estudia la vida útil de los protones y las oscilaciones de los neutrinos atmosféricos , solares y de aceleradores . [11]

El experimento T2K comenzó a tomar datos de neutrinos para un análisis físico en enero de 2010, inicialmente con un detector ND280 incompleto, y a partir de noviembre de 2010 con la configuración completa. La toma de datos se interrumpió durante un año por el Gran Terremoto de Tohoku en marzo de 2011. La potencia del haz de protones, y por lo tanto la intensidad del haz de neutrinos, creció constantemente, alcanzando en febrero de 2020 la potencia de 515 kW y un número total de protones acumulados en el objetivo de 3,6 × 10 21 protones [43] con el 55% de los datos en modo neutrino y el 45% en modo antineutrino. [4] : 12 

Planes futuros

El experimento T2K funcionó en su forma actual hasta 2020. En 2021 se tomó la primera serie de datos con gadolinio cargado en el detector lejano Super-Kamiokande. [4] : 12  En 2021-2022 se realizará una importante actualización de la línea de luz de neutrinos y del detector cercano ND280. De 2023 a 2026 se tomarán datos de neutrinos dentro de la segunda fase del experimento T2K (T2K-II). [44] [30] En 2027, se lanzará el sucesor del experimento T2K, el experimento Hyper-Kamiokande (HK), con el nuevo detector lejano Cherenkov de agua de 250.000 toneladas : el detector Hyper-Kamiokande . [4] : 20  [45] [46] También se considera la construcción de un detector Cherenkov de agua intermedia adicional a una distancia de alrededor de 2 kilómetros (1,2 millas) para el experimento HK. [46]

T2K-II

Se espera que la fase II del experimento T2K comience a principios de 2023 y dure hasta 2026, después del comienzo del experimento HK. Los objetivos físicos de T2K-II son la medición de los parámetros de oscilación θ 23 y Δ m2
23con una precisión de 1,7° y 1%, respectivamente, así como una confirmación a nivel de 3 σ o más de la asimetría materia-antimateria en el sector de neutrinos en un amplio rango de posibles valores verdaderos de δ CP – el parámetro responsable de la asimetría CP (materia-antimateria). El logro de estos objetivos requiere la reducción de errores estadísticos y sistemáticos. Por lo tanto, una mejora significativa de la línea de luz y del detector ND280, dopando el agua SK con gadolinio para permitir
no
/ Se realizarán discriminaciones en el detector lejano, así como mejoras en el software y en los métodos de análisis. [30]

Actualización de la viga

El plan de mejora del haz requiere un cierre de un año del acelerador de anillo principal J-PARC en 2021, seguido de un aumento gradual y constante de la potencia del haz de protones hasta el inicio del experimento HK. La potencia del haz debería alcanzar los 750 kW en 2022 y luego crecer a 1,3 MW en 2029. [47]

En febrero de 2020, la potencia del haz de protones alcanzó los 515 kW con 2,7x10 14 protones por pulso y con 2,48 segundos entre pulsos (el llamado ciclo de repetición). Para alcanzar los 750 kW, el ciclo de repetición se reducirá a 1,32 s con 2,0x10 14 protones por pulso, mientras que para 1,3 MW el ciclo de repetición debe reducirse aún más a 1,16 s y el número de protones por pulso debe aumentar a 3,2x10 14 . Además de aumentar la potencia del haz de protones primario, también se aumentará la corriente en las bocinas que enfocan partículas secundarias ( piones , kaones , etc.) con una carga eléctrica seleccionada de 250 kA a 320 kA. Esto aumentará la cantidad de neutrinos de signo correcto (neutrinos en el haz del modo neutrino y antineutrinos en el haz del modo antineutrino) en un 10%, y reducirá la cantidad de neutrinos de signo incorrecto (antineutrinos en el haz del modo neutrino y neutrinos en el haz del modo antineutrino) en alrededor de un 5 - 10%. [47] [48]

La reducción del ciclo de repetición requerirá una serie de actualizaciones de hardware, incluida una actualización importante de las fuentes de alimentación del anillo principal y una actualización menor de las fuentes de alimentación de la bocina de enfoque, todas las cuales se instalarán durante el largo cierre en 2021. El aumento de la corriente de la bocina requerirá el uso de una tercera fuente de alimentación de bocina adicional. Mientras tanto, la mayor potencia del haz de protones exige una mejora de la capacidad de enfriamiento de los componentes de la línea de haz secundaria, como el objetivo de grafito , las bocinas magnéticas y el vertedero del haz, así como la eliminación de una mayor cantidad de agua de enfriamiento irradiada. [47] [48]

Actualización ND280

Esquema de la parte interior del detector ND280 después de la actualización planificada

El diseño actual del detector ND280 está optimizado para la detección y reconstrucción de leptones que avanzan ( muones y electrones ), pero también tiene una serie de limitaciones, como la baja eficiencia de reconstrucción de partículas producidas casi perpendiculares y hacia atrás con respecto a la dirección del neutrino interactuante , así como un umbral de momento demasiado alto para reconstruir una gran parte de los piones producidos y los nucleones eliminados (protones y neutrones). En las interacciones de corriente cargada cuasielástica (CCQE), la interacción dominante en el detector cercano ND280, la cinemática del leptón producido es suficiente para la reconstrucción de la energía del neutrino entrante. Sin embargo, otros tipos de interacciones de neutrinos en las que se perdieron partículas adicionales ( piones , kaones , nucleones ) pueden reconstruirse erróneamente como CCQE e introducir un sesgo en el espectro de energía del neutrino reconstruido. Por lo tanto, es esencial optimizar el detector para que sea sensible a partículas adicionales y efectos nucleares .

Para abordar estos problemas es necesario adoptar tres medidas principales:

  • El detector debe detectar de forma eficiente los nucleones en el estado final de las interacciones de los neutrinos. Para ello, es necesario reducir los umbrales de detección.
  • Las pistas de ángulos altos y de marcha atrás deben reconstruirse correctamente. Esto se logra aumentando la aceptación angular y la eficiencia de la discriminación entre pistas de marcha atrás y de marcha adelante utilizando información de tiempo.
  • Por último, el volumen fiducial total (la masa disponible para las interacciones de neutrinos) de la parte rastreadora del detector ND280, caracterizada por una mejor capacidad de reconstrucción, necesita ser ampliado para aumentar la tasa de interacciones de neutrinos.

La actualización del detector ND280 (actualización ND280) aborda estos requisitos al reemplazar una parte del subdetector P0D con tres tipos de nuevos subdetectores. La parte descendente existente, que consta de dos detectores de centelleo de grano fino (FGD) y tres cámaras de proyección temporal (TPC), mantendrá su estructura en sándwich y continuará detectando leptones que avanzan y hadrones de alto momento. La parte ascendente que ahora alberga el subdetector P0D será reemplazada por tres nuevos subdetectores: un objetivo 3D centelleante (detector de grano superfino o SuperFGD), dos nuevas TPC encima y debajo del SuperFGD (TPC de alto ángulo o HATPC) y seis detectores de tiempo de vuelo (TOF) que rodean la nueva estructura. Cada uno de estos subdetectores se describe brevemente a continuación. [49] La instalación de los nuevos subdetectores en ND280 se realizará en 2022. [44] [50] : 18 

SuperFGD

El SuperFGD [51] es un detector de 2 x 2 x 0,5 metros (6 pies 7 pulgadas × 6 pies 7 pulgadas × 1 pie 8 pulgadas) que consta de aproximadamente 2 millones de cubos de poliestireno centelleantes de 1 cm 3 . Los cubos están tejidos con una serie de fibras ópticas diseñadas para detectar la luz emitida por las partículas producidas durante las interacciones en el objetivo. A diferencia de los FGD actuales, el SuperFGD tiene una lectura proyectiva 2D triple que proporciona una lectura cuasi-3D. Esta configuración de lectura aumenta la detección de pistas cortas casi uniformemente en todas las direcciones. Debido a su geometría y acoplado con el TOF y los HATPC, el SuperFGD tiene la capacidad de detectar neutrones rápidos, lo que podría ser útil en la reconstrucción de la energía del antineutrino . [49]

PCH
TPC para la actualización ND280 del experimento T2K en Japón

Las Cámaras de Proyección de Tiempo de Alto Ángulo (HATPCs) rodearán el SuperFGD en el plano perpendicular al haz de neutrinos entrante. Su diseño es similar al de las TPC existentes, ya que ambas utilizan la tecnología de módulos MicroMegas para la reconstrucción de las pistas. La principal característica novedosa de las HATPC, además de su cobertura de alto ángulo, es el uso de la tecnología resistiva MicroMegas. [52] Esta última consiste en aplicar una capa de material resistivo para aumentar las capacidades de compartición de carga de los módulos MicroMegas. Esto reduce el número de canales de lectura y permite una resolución espacial que es tan buena como la de las TPC actuales. [49]

Todo el día

Los seis detectores de tiempo de vuelo (TOF) que rodean los HATPC y el SuperFGD son una serie de capas de centelleador de plástico diseñadas para identificar el sentido de la dirección de las partículas a través de la medición del tiempo de vuelo para cada pista que se cruza con una resolución temporal del orden de 140 ps. [53] Se ha demostrado que la capacidad de determinar el sentido de la dirección de la pista en el ND280 real es fundamental para reducir el fondo generado fuera de los detectores internos activos. [49]

Impacto en la física de la oscilación de neutrinos

El impacto que la actualización del ND280 tendrá en los análisis en T2K es doble. En primer lugar, un aumento en las estadísticas gracias al objetivo SuperFGD de 2 toneladas permitirá casi duplicar la cantidad de datos en ciertas muestras. En segundo lugar y más relevante, la nueva configuración permitirá una mejor detección de partículas adicionales en estado final: partículas de alto ángulo gracias a la mayor aceptación angular y partículas menos energéticas debido a umbrales de detección más bajos. Esta mejora en la aceptación del detector es importante para cubrir casi el mismo espacio de fase disponible en el detector lejano (SK). Además, las partículas en estado final permitirán investigar los efectos nucleares que son esenciales para limitar los efectos sistemáticos del análisis de oscilaciones. También es un paso importante en la transición hacia el uso de modelos semi-inclusivos o exclusivos en la física de oscilaciones de neutrinos, en oposición a los modelos inclusivos actuales que solo utilizan el leptón en estado final en sus predicciones. [49]

SK-Dios

El tercer elemento que se debe mejorar en la fase II de T2K es la introducción de gadolinio en el Super-Kamiokande, que hasta ahora estaba lleno de agua ultrapura. SK no puede medir la carga de la partícula registrada. Eso significa que no es posible distinguir la interacción entre neutrinos y antineutrinos en función de la carga del leptón producido (por ejemplo,
micras−
es producido por
no
micrasmientras
micras+
por
no
micras). En las interacciones (anti)neutrino-núcleo, además de la producción de un leptón cargado, se suele formar un nucleón a partir del núcleo . Debido a la conservación de la carga , en el caso de los neutrinos suele ser un protón y en el de los antineutrinos, un neutrón:


no
yo+
norte
→
ℓ−
+
pag

no
yo+
pag
→
ℓ+
+
norte
. [54] : 23 

El umbral de energía de Cherenkov (energía total mínima de una partícula cargada para producir luz Cherenkov ) es proporcional a la masa de la partícula, y en el agua es igual a 0,8 MeV para electrones, 160 MeV para muones y 1400 MeV para protones. [55] Por lo tanto, los protones liberados en interacciones de neutrinos a menudo caen por debajo del umbral y permanecen sin detectar. El neutrón, como partícula neutra, no produce luz Cherenkov. Sin embargo, puede ser absorbido por otro núcleo, que pasa a un estado excitado y durante la desexcitación produce rayos gamma . Los fotones de alta energía (para el gadolinio su energía total es de aproximadamente 8 MeV) dispersan electrones de un átomo y/o producen pares electrón-positrón , que luego producen luz Cherenkov. El gadolinio es un elemento natural con la sección transversal más alta en la captura de neutrones a energía térmica . Para neutrones de 25 meV, la sección eficaz del gadolinio es aproximadamente 10 5 veces mayor que la del hidrógeno . La fracción de neutrones que se capturará en SK es del 50% para una concentración de Gd del 0,01% y del 90% para una concentración de Gd del 0,1% (la concentración final de Gd planificada en SK). La señal de captura de neutrones se retrasa una fracción de milisegundo (el tiempo que el neutrón viaja a través del agua antes de la captura más el tiempo en que Gd permanece en el estado excitado) con respecto a la señal del leptón cargado y generalmente aparece a una distancia de 50 cm (la distancia recorrida por el neutrón antes de la captura) desde el punto de interacción del neutrino. Un evento de doble destello de este tipo (el primer destello del leptón cargado, el segundo destello de los fotones de desexcitación de Gd) es una firma de una interacción de antineutrino. [56] [57]

La primera carga de 13 toneladas de Gd2 ( SO4 ) 3 · 8H2O ( sulfato de gadolinio(III) octahidrato ) en agua de SK se realizó en julio-agosto de 2020 y dio como resultado una concentración de Gd del 0,011 %. T2K recopiló sus primeros datos con Gd en SK en marzo-abril de 2021. El uso de agua dopada con gadolinio permitirá estudiar los neutrinos de supernovas remotas , para lo cual
no
miLos neutrinos son los más reactivos en SK, pero aún no se pueden distinguir de los neutrinos de otras fuentes. También mejorará el rendimiento del detector para las explosiones de supernovas en nuestra galaxia y estudiará mejor las diferencias materia-antimateria en las oscilaciones de neutrinos del acelerador . [56] [57]

Experimento hiper-Kamiokande

El sucesor del experimento T2K, el experimento Hyper-Kamiokande (HK), utilizará el sistema mejorado del acelerador y la línea de luz de neutrinos que se utilizan actualmente y un conjunto mejorado del detector cercano. Aparte de eso, se construirá un nuevo detector lejano, el detector Hyper-Kamiokande , y posiblemente también un nuevo detector intermedio . Parte de los trabajos de actualización relacionados con el haz y la actualización del detector ND280 se realizarán antes del inicio de la fase II del experimento T2K. Se espera que el experimento HK comience a funcionar alrededor del año 2027. [4] : 20  [46] [58] [59]

Véase también

Notas

  1. ^ Veto es una parte de un detector en la que no se debe registrar ninguna actividad para aceptar un evento. Este requisito permite limitar la cantidad de eventos de fondo en una muestra seleccionada; en este caso, el fondo proviene de partículas producidas fuera del detector.

Referencias

  1. ^ "Página oficial del experimento T2K – Colaboración T2K". Archivado desde el original el 17 de abril de 2020. Consultado el 31 de marzo de 2020 .
  2. ^ "Experimentos reconocidos en el CERN". El programa experimental del CERN . CERN. Archivado desde el original el 22 de abril de 2019. Consultado el 9 de marzo de 2021 .
  3. ^ "RE13/T2K: El experimento de neutrinos de base larga". Programa experimental del CERN . CERN. Archivado desde el original el 30 de abril de 2020. Consultado el 20 de enero de 2020 .
  4. ^ abcde Vilela, Cristovao (5-10 de septiembre de 2021). «El estado de los experimentos T2K e Hyper-Kamiokande». Conferencia PANIC 2021. Archivado desde el original el 2021-09-29 . Consultado el 2021-09-29 .
  5. ^ ab T2K Collaboration (2011). "Indicación de la apariencia de un neutrino electrónico a partir de un haz de neutrinos muónicos fuera del eje producido por un acelerador". Physical Review Letters . 107 (4): 041801. arXiv : 1106.2822 . Código Bibliográfico :2011PhRvL.107d1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.107.041801. PMID  21866992. S2CID  16654679.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  6. ^ ab T2K Collaboration (2014). "Medición precisa del parámetro de mezcla de neutrinos θ23 a partir de la desaparición de neutrinos muónicos en un haz fuera del eje". Phys. Rev. Lett . 112 (18): 181801. arXiv : 1403.1532 . Bibcode :2014PhRvL.112r1801A. doi :10.1103/PhysRevLett.112.181801. PMID  24856687. S2CID  11484010.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  7. ^ Colaboración T2K (2015). "Medidas de la oscilación de neutrinos en canales de aparición y desaparición mediante el experimento T2K con 6.6E20 protones en el objetivo". Phys. Rev. D91 : 072010. arXiv : 1502.01550 . doi :10.1103/PhysRevD.91.072010. S2CID  34184232.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  8. ^ abc Abe, K.; et al. (15 de abril de 2020). "Restricción en la fase de violación de la simetría materia-antimateria en oscilaciones de neutrinos". Nature . 580 (7803): 339–344. arXiv : 1910.03887 . Código Bibliográfico :2020Natur.580..339T. doi :10.1038/s41586-020-2177-0. PMID  32296192. S2CID  203951445. Archivado desde el original el 16 de abril de 2020 . Consultado el 16 de abril de 2020 .
  9. ^ Fukugita, M.; Yanagida, T. (junio de 1986). "Barigénesis sin gran unificación". Physics Letters B . 174 (1): 45–47. Bibcode :1986PhLB..174...45F. doi :10.1016/0370-2693(86)91126-3.
  10. ^ Mohapatra, RN; et al. (1 de noviembre de 2007). "Teoría de los neutrinos: un libro blanco". Informes sobre el progreso en física . 70 (11): 1757–1867. arXiv : hep-ph/0510213 . Código Bibliográfico :2007RPPh...70.1757M. doi :10.1088/0034-4885/70/11/R02. S2CID  119092531.
  11. ^ abcdefghijklmnop T2K Collaboration (2011). "El experimento T2K". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 659 (1): 106–135. arXiv : 1106.1238 . Bibcode :2011NIMPA.659..106A. doi :10.1016/j.nima.2011.06.067. S2CID  55962579.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  12. ^ Colaboración T2K (5 de agosto de 2013). "Evidencia de la aparición de neutrinos electrónicos en un haz de neutrinos muónicos". Physical Review D . 88 (3): 032002. arXiv : 1304.0841 . Bibcode :2013PhRvD..88c2002A. doi :10.1103/PhysRevD.88.032002. S2CID  53322828.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  13. ^ T2K Collaboration (16 de marzo de 2015). "Búsqueda de desaparición de núcleos en líneas base cortas con el detector cercano T2K". Physical Review D . 91 (5): 051102. arXiv : 1410.8811 . Bibcode :2015PhRvD..91e1102A. doi :10.1103/PhysRevD.91.051102. S2CID  54629105.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  14. ^ T2K Collaboration (30 de abril de 2019). "Búsqueda de neutrinos estériles ligeros con el detector lejano T2K Super-Kamiokande en una línea base de 295 km". Physical Review D . 99 (7): 071103. arXiv : 1902.06529 . Bibcode :2019PhRvD..99g1103A. doi :10.1103/PhysRevD.99.071103. S2CID  119331309.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  15. ^ Colaboración T2K (27 de febrero de 2020). "Medición de las secciones transversales que incluyen (anti)neutrinos electrónicos con corriente cargada en el detector ND280 fuera del eje T2K". Journal of High Energy Physics . 2020 (10): 114. arXiv : 2002.11986 . Bibcode :2020JHEP...10..114T. doi :10.1007/JHEP10(2020)114. S2CID  211532582.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  16. ^ T2K Collaboration (19 de junio de 2015). "Medición de la tasa de interacción de corriente cargada de neutrinos electrónicos en agua con el detector T2K ND280 pi0". Physical Review D . 91 (11): 112010. arXiv : 1503.08815 . Bibcode :2015PhRvD..91k2010A. doi : 10.1103/PhysRevD.91.112010 .{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  17. ^ T2K Collaboration (7 de mayo de 2013). "Medición de la sección transversal de corriente cargada numu inclusiva en carbono en el detector cercano del experimento T2K". Physical Review D . 87 (9): 092003. arXiv : 1302.4908 . Bibcode :2013PhRvD..87i2003A. doi :10.1103/PhysRevD.87.092003. S2CID  54889936.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  18. ^ T2K Collaboration (21 de junio de 2016). "Medición de interacciones de corriente cargada de neutrinos muónicos diferenciales dobles en C8H8 sin piones en el estado final utilizando el haz fuera de eje T2K". Physical Review D . 93 (11): 112012. arXiv : 1602.03652 . Bibcode :2016PhRvD..93k2012A. doi :10.1103/PhysRevD.93.112012. S2CID  35063421.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  19. ^ T2K Collaboration (11 de diciembre de 2015). "Medición de la sección eficaz cuasielástica de corriente cargada numu en carbono con el detector ND280 en T2K". Physical Review D . 92 (11): 112003. arXiv : 1411.6264 . Bibcode :2015PhRvD..92k2003A. doi :10.1103/PhysRevD.92.112003. S2CID  118125266.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  20. ^ T2K Collaboration (21 de febrero de 2020). "Primera medición combinada de la sección eficaz de corriente cargada de neutrinos muónicos y antineutrinos sin piones en el estado final en T2K". Physical Review D . 101 (11): 112001. arXiv : 2002.09323 . Bibcode :2020PhRvD.101k2001A. doi :10.1103/PhysRevD.101.112001. S2CID  211252681.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  21. ^ T2K Collaboration (26 de enero de 2017). "Primera medición de la sección eficaz de producción de un solo pión de la corriente cargada de neutrinos muónicos en agua con el detector cercano T2K". Physical Review D . 95 (1): 012010. arXiv : 1605.07964 . Bibcode :2017PhRvD..95a2010A. doi :10.1103/PhysRevD.95.012010. S2CID  16748058.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  22. ^ Colaboración T2K (4 de noviembre de 2016). "Medición de la producción coherente de π+ en la dispersión de carbono-neutrinos de baja energía". Physical Review Letters . 117 (19): 192501. arXiv : 1604.04406 . Bibcode :2016PhRvL.117s2501A. doi :10.1103/PhysRevLett.117.192501. PMID  27858422. S2CID  27564132.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  23. ^ T2K Collaboration (31 de octubre de 2014). "Medición de la sección eficaz de la interacción de corriente neutra entre neutrino y oxígeno mediante la observación de rayos gamma de desexcitación nuclear". Physical Review D . 90 (7): 072012. arXiv : 1403.3140 . Bibcode :2014PhRvD..90g2012A. doi :10.1103/PhysRevD.90.072012. S2CID  53641707.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  24. ^ Colaboración T2K (septiembre de 2019). "Medición de las secciones eficaces de corriente cargada de neutrinos muónicos en agua, hidrocarburos y hierro, y sus proporciones, con los detectores en el eje T2K". Progreso de la física teórica y experimental . 2019 (9): 093C02. arXiv : 1904.09611 . Código Bibliográfico :2019PTEP.2019i3C02A. doi :10.1093/ptep/ptz070.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  25. ^ JW Cronin ; VL Fitch ; et al. (1964). "Evidencia de la desintegración 2π del mesón K02". Physical Review Letters . 13 (4): 138–140. Código Bibliográfico :1964PhRvL..13..138C. doi : 10.1103/PhysRevLett.13.138 .
  26. ^ Cho, Adrian (15 de abril de 2020). «El comportamiento sesgado de los neutrinos podría ayudar a explicar el dominio de la materia sobre la antimateria». Ciencia | AAAS . Archivado desde el original el 20 de abril de 2020 . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  27. ^ Rincon, Paul (16 de abril de 2020). «El mayor misterio cósmico está 'más cerca' de resolverse». Sitio web de BBC News . Archivado desde el original el 18 de abril de 2020. Consultado el 18 de abril de 2020 .
  28. ^ Himmel, Alex; et al. (Colaboración NOvA) (2 de julio de 2020). "Nuevos resultados de oscilación del experimento NOvA". Neutrino2020 . doi :10.5281/zenodo.3959581. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2021 . Consultado el 30 de septiembre de 2021 .
  29. ^ Colaboración NOvA (2022). "Medición mejorada de los parámetros de oscilación de neutrinos mediante el experimento NOvA". Physical Review D . 106 (3): 032004. arXiv : 2108.08219 . Código Bibliográfico :2022PhRvD.106c2004A. doi :10.1103/PhysRevD.106.032004. S2CID  237195004.
  30. ^ abc T2K Collaboration (13 de septiembre de 2016). "Propuesta para una ejecución extendida de T2K a 20E21 POT". arXiv : 1609.04111 [hep-ex].{{cite arXiv}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  31. ^ Colaboración Hyper-Kamiokande (28 de noviembre de 2018). "Informe de diseño Hyper-Kamiokande". arXiv : 1805.04163 [física.ins-det].
  32. ^ T2K Collaboration (2 de enero de 2013). "Predicción del flujo de neutrinos T2K". Physical Review D . 87 (1): 012001. arXiv : 1211.0469 . Código Bibliográfico :2013PhRvD..87a2001A. doi :10.1103/physrevd.87.012001. S2CID  55114627.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  33. ^ abcdefghij Antonova, M.; et al. (Abril de 2017). "Baby MIND: un espectrómetro magnetizado para el experimento WAGASCI". Perspectivas en Física de Neutrinos (NUPHYS2016-HALLSJO, FERMILAB-CONF-17-270-APC). arXiv : 1704.08079 .
  34. ^ abcdefghi Ovsiannikova, T; et al. (5 de febrero de 2016). "El nuevo experimento WAGASCI para la medición de la sección eficaz de neutrinos de agua a hidrocarburos utilizando el haz J-PARC". Journal of Physics: Conference Series . 675 (1): 012030. Bibcode :2016JPhCS.675a2030O. doi : 10.1088/1742-6596/675/1/012030 . hdl : 2433/235156 .
  35. ^ Assylbekov, S; et al. (septiembre de 2012). "El detector pi–cero fuera de eje T2K ND280". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 686 : 48–63. arXiv : 1111.5030 . Código Bibliográfico :2012NIMPA.686...48A. doi :10.1016/j.nima.2012.05.028. S2CID  118606685.
  36. ^ Colaboración TPC T2K ND280 (mayo de 2011). "Cámaras de proyección temporal para los detectores cercanos T2K". Sección A de Investigación en Instrumentos y métodos nucleares en Física: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 637 (1): 25–46. arXiv : 1012.0865 . Bibcode :2011NIMPA.637...25A. doi :10.1016/j.nima.2011.02.036.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  37. ^ T2K ND280 FGD Collaboration (diciembre de 2012). "Los detectores de grano fino T2K". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 696 : 1–31. arXiv : 1204.3666 . Bibcode :2012NIMPA.696....1A. doi :10.1016/j.nima.2012.08.020.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  38. ^ Colaboración T2K UK (17 de octubre de 2013). "El calorímetro electromagnético para el detector cercano T2K ND280". Journal of Instrumentation . 8 (10): P10019. arXiv : 1308.3445 . Bibcode :2013JInst...8P0019A. doi :10.1088/1748-0221/8/10/P10019. S2CID  55993395.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  39. ^ Aoki, S; et al. (enero de 2013). "El detector de rango de muones laterales T2K (SMRD)". Sección A de instrumentos y métodos nucleares en investigación en física: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 698 : 135–146. arXiv : 1206.3553 . Código Bibliográfico : 2013NIMPA.698..135A. doi : 10.1016/j.nima.2012.10.001. S2CID  119280423.
  40. ^ The Super-Kamiokande Collaboration (abril de 2003). "El detector Super-Kamiokande". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física, sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 501 (2–3): 418–462. Bibcode :2003NIMPA.501..418F. doi :10.1016/S0168-9002(03)00425-X.
  41. ^ Oyama, Yuichi (2006). "Resultados de K2K y estado de T2K". Ciencia nuclear y seguridad en Europa . Serie Seguridad a través de la ciencia de la OTAN. págs. 113-124. arXiv : hep-ex/0512041 . doi :10.1007/978-1-4020-4965-1_9. ISBN. 978-1-4020-4963-7.S2CID117059077  .​
  42. ^ Colaboración K2K (12 de octubre de 2006). "Medición de la oscilación de neutrinos mediante el experimento K2K". Physical Review D . 74 (7): 072003. arXiv : hep-ex/0606032 . Código Bibliográfico :2006PhRvD..74g2003A. doi :10.1103/PhysRevD.74.072003. S2CID  22053653.{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  43. ^ "Página oficial del experimento T2K – T2K Run 10". Archivado desde el original el 2020-05-03 . Consultado el 2020-03-31 .
  44. ^ ab Kudenko, Yury (19-25 de agosto de 2021). "Física y estado del detector SuperFGD para el experimento T2K" (PDF) . La 20.ª Conferencia Lomonosov sobre física de partículas elementales . pp. 17-18. Archivado (PDF) desde el original el 29 de septiembre de 2021. Consultado el 29 de septiembre de 2021 .
  45. ^ Proto-colaboración Hyper-Kamiokande (19 de mayo de 2015). "Potencial físico de un experimento de oscilación de neutrinos de línea base larga utilizando haz de neutrinos J-PARC e Hyper-Kamiokande". Progreso de la física teórica y experimental . 2015 (5): 53C02–0. arXiv : 1502.05199 . Código Bibliográfico : 2015PTEP.2015e3C02A. doi : 10.1093/ptep/ptv061. ISSN  2050-3911.
  46. ^ Protocolaboración abc Hyper-Kamiokande (28 de noviembre de 2018). "Informe de diseño Hyper-Kamiokande". arXiv : 1805.04163 [física.ins-det].
  47. ^ abc T2K Collaboration y J-PARC Neutrino Facility Group (14 de agosto de 2019). "Informe técnico de diseño de actualización de la línea de haz de neutrinos del J-PARC". arXiv : 1908.05141 [physics.ins-det].{{cite arXiv}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  48. ^ ab Friend, M (septiembre de 2017). "Programa de actualización del acelerador y la línea de luz de neutrinos del J-PARC". Journal of Physics: Conference Series . 888 (1): 012042. Bibcode :2017JPhCS.888a2042F. doi : 10.1088/1742-6596/888/1/012042 . ISSN  1742-6588.
  49. ^ abcde T2K Collaboration (11 de enero de 2019). «Actualización del T2K ND280: informe de diseño técnico». arXiv : 1901.03750 [physics.ins-det].{{cite arXiv}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  50. ^ El grupo de trabajo de actualización del T2K ND280 (19 de junio de 2020). «NP07: proyecto de actualización del ND280». Documento del Comité Científico del CERN . CERN-SPSC-2020-008. SPSC-SR-267. Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2021. Consultado el 29 de septiembre de 2021 .{{cite journal}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  51. ^ Blondel, A.; et al. (2018). "Un detector de grano fino completamente activo con tres vistas de lectura". Journal of Instrumentation . 13 (2): P02006. arXiv : 1707.01785 . Bibcode :2018JInst..13P2006B. doi :10.1088/1748-0221/13/02/P02006. ISSN  1748-0221.
  52. ^ Ambrosi, L.; et al. (2023). "Caracterización de la propagación de carga y ganancia de detectores resistivos encapsulados Micromegas para la actualización de las cámaras de proyección temporal del detector cercano T2K". Sección A de instrumentos y métodos nucleares en investigación en física: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 1056 : 168534. arXiv : 2303.04481 . Código Bibliográfico :2023NIMPA105668534A. doi :10.1016/j.nima.2023.168534.
  53. ^ Korzenev, A.; et al. (2022). "Un detector de tiempo de vuelo 4π para la actualización ND280/T2K". Journal of Instrumentation . 17 (1): P01016. arXiv : 2109.03078 . Bibcode :2022JInst..17P1016K. doi :10.1088/1748-0221/17/01/P01016. ISSN  1748-0221.
  54. ^ Formaggio, JA; Zeller, GP (24 de septiembre de 2012). "From eV to EeV: Neutrino cross sections across energy scales". Reseñas de Física Moderna . 84 (3): 1307–1341. arXiv : 1305.7513 . Bibcode :2012RvMP...84.1307F. doi :10.1103/RevModPhys.84.1307. hdl :1721.1/75437. S2CID  54087013.
  55. ^ Scholberg, Kate (10 de agosto de 2011). "Detección de neutrinos de supernova en detectores Cherenkov de agua". Journal of Physics: Conference Series . 309 (1): 012028. Bibcode :2011JPhCS.309a2028S. doi : 10.1088/1742-6596/309/1/012028 . S2CID  121098709.
  56. ^ ab "Sitio web oficial de Super-Kamiokande". www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp . Archivado desde el original el 2021-10-07 . Consultado el 2021-10-07 .
  57. ^ ab The Super-Kamiokande Collaboration (2022). "Primera carga de gadolinio en Super-Kamiokande". Instrumentos y métodos nucleares en la investigación en física Sección A: aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 1027 : 166248. arXiv : 2109.00360 . Bibcode :2022NIMPA102766248A. doi :10.1016/j.nima.2021.166248. S2CID  : 237372721.
  58. ^ "El proyecto Hyper-Kamiokande ha sido aprobado oficialmente". 12 de febrero de 2020. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2020. Consultado el 1 de abril de 2020 .
  59. ^ Colaboración proto-Hyper-Kamiokande (19 de mayo de 2015). "Potencial físico de un experimento de oscilación de neutrinos de línea base larga utilizando un haz de neutrinos J-PARC e Hyper-Kamiokande". Progreso de la física teórica y experimental . 2015 (5): 53C02–0. arXiv : 1502.05199 . Código Bibliográfico :2015PTEP.2015e3C02A. doi :10.1093/ptep/ptv061.
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con T2K.
  • Sitio web oficial del experimento T2K
  • Sitio web oficial de Super-Kamiokande Archivado el 18 de marzo de 2021 en Wayback Machine
  • Monitor en tiempo real Super-Kamiokande
  • Física de neutrinos – El experimento T2K – YouTube
  • Dentro de la gran física de Japón | Primera parte: Super Kamiokande – YouTube
Obtenido de "https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Experimento_T2K&oldid=1252348045"