1. Badanie oscylacji neutrin w eksperymencie T2K Krzysztof M. Graczyk Instytut Fizyki Teoretycznej Uniwersytet Wrocławski

2. Neutrinowy eksperyment tzw. długiej bazy - drugiej generacji

3. C. Walter, NuInt07 10-3 eV2 10-5 eV2 Dlaczego badać oscylacje? • Fizyka poza granicami modelu Standardowego!!! • Jakie są masy neutrin? • Jaka jest hierarchia mas? • Czy symetria CP jest łamana w sektorze leptonowym?

4. Atmosferyczne Słoneczne Macierz Maki-Nakagawa-Sakata (MNS) Oscylacje neutrin Mieszanina trzech stanów masowych z różnymi fazami

5. Źródło Detektor Model zakładający 3 rodziny (Wynik MiniBooNE)  6 parametrów do wyznaczenia • Dwie różnicę kwadratów mas • Trzy kąty • Jedna faza CP (dla neutrin Diraca) Oscylacje neutrin

6. Super-Kamiokande, K2K, MINOS). KamLand, oraz neutrina słoneczne CHOOZ, neutrina reaktorowe Jak wyglądają dotychczasowe parametry oscylacji

7. O rząd wielkości lepszy pomiar parametrów oscylacji dla nmnt: pomiar deficytu. 20 razy bardziej czuły pomiar oscylacji nmne O kolejny rząd wielkości pomiar nmnt Szukanie łamania symetrii CP w sektorze leptonowym Dokładność pomiarów w T2K Cele T2K

8. CHOOZ

9. Nukleon Foton, bozon Z lub W p N Jak oddziałuje neutrino T2K Oddziaływanie ChargedCurrent Oddziaływanie Neutral Current • Oddziaływania w jądrze • mają istotny wpływ na produkty • końcowe!!!

10. T2K C. Juszczak, J.T. Nowak, J.T. Sobczyk, Nucl.Phys.Proc.Suppl.159:211-216,2006 • Oddziaływania typu • QE • SPP • Rezonansowe • Nierezonansowe • Koherentne • Głęboko nieelastyczne W T2K mamy do czynienia z mieszanką oddziaływań QE, RES oraz niewielki wkład DIS zmodyfikowanych efektami jądrowymi

11. 295 km ND 280m W przyszłości ND 2km Off-Axis SK JHF

12. Produkcja neutrin w JHF • 50 GeV Proton Synchrotron • 3.3x1014 ppp • Repetition rate: 0.292 Hz • Moc: 0.77 MW, 1021 POT (jeden rok) – 130 dni operacyjnych • Komora rozpadu pionów: 80 m

13. OA3o OA2.5o OA2o Konfiguracja Off-Axis SK D. Karlen , NuInt05 Dla OA2: Emax=0.75 GEV

14. Spektrum energetyczne wiązki w SK Off-axis: OA2 W maksimum spektrum: ne/nm rzędu 0.2 % nm ne Rozpady z Kaonów

15. Daleki Detektor: SK • 50 000 t wody • Wysokość: 42 m • Średnica 39 m • Detektor wewnętrzny (ID) • 33.8m(h), 36.2(d) • 11 146 PMT • Zewnętrzny detektor (OD) • Około 2m od ścian ID • 1 885 PMTS: zlicza cząstki wchodzące/wychodzące z ID. • Całkowita masa OD i ID 22 500 t.

16. Oczekiwana liczba zdarzeń neutrin dla 3x1021 POT dla pomiaru deficytu nm dla różnych wartości Dm223 z sin22q23=1.0 i sin22q13=0.0, dla 5 lat pracy.

17. A. Vacheret, NuInt07

18. Pomiar deficytu nm • Idea analogiczna jak w K2K • Pomiar profilu energetycznego wiązki nmw ND • Rozpraszanie QE • Odtworzenie wiązki w SK na podstawie ND • Porównanie z mierzoną wiązką w K2K M. H. Ahn, Phys.Rev. D74 (2006) 072003

19. Przewidywania dla T2K Rekonstrukcja energii na podstawie zdarzeń QE

20. Bliski Detektor ND280 • Pomiar strumienia neutrin w celu ustalenia strumienia w SK • Pomiar spektrum energetycznego neutrin • Pomiar neutrinowych przekrojów czynnych dla QE CC, non-QE, NC • Ocena wkładu ne badanie pojawiania się ne • Pomiar i monitoring kierunku wiązki

21. TRACKER ND280 • Rozmiar: 3.5x3.6x8m3 • Magnes UA1, 0.2 T • TPC (Time Projector Chamber): 3 komory do pomiaru mionów z rozpraszania typu CC, rekonstrukcja znaku, rozróżnianie mionów, pionów i elektronów • FGD (Fine Grained Detectors): 2 moduły, tarczą na której będą oddziaływać neutrina • PI0D: pomiar p0 z oddziaływań typu NC • ECAL (Electromagnetic Calorimeter): pomiar g • SMRD (Single Muon Range Detector): pomiar mionów – wewnątrz luk w magnesie.

22. A. Vacheret, NuInt07

23. ND280: Pomiar przekrojów czynnych • Produkcja pojedynczych pionów: • NC1p, CC1p tło dla pomiaru deficytu nm • NC1p0  tło dla pomiaru ne • Pomiar przekrojów czynnych? • Badanie oddziaływań słabych • Badanie struktury nukleonu Wiązka nm 1021 POT w 1-tonowym FGD.

24. M.O. Wascko, NuInt05 Przekroje czynne CC Niższe niż się wydawało przekroje czynne! MiniBooNE Dla T2K, produkcja pojedynczych pionów Następuje głównie poprzez wzbudzenie Rezonansu D(1232).

25. SPP w procesach typu NC K. M. Graczyk, NuInt07

26. Kilka słów na koniec • Eksperyment T2K znacząco przybliży nas do prawdy o własnościach neutrin • parametry oscylacji • Natura oddziaływań neutrin