Resumen
Uno de los descubrimientos más importantes de los últimos años en física de partículas ha sido el descubrimiento de la oscilación de neutrinos.Este descubrimiento ha motivado la creación varios experimentos para medir con alta precisión los parámetros de oscilación de los neutrinos.
Para hacer estos experimentos de alta precisión es crucial tener un buen conocimiento de las interacciones de neutrino-nucleón, lo cual es la principal motivación del presente estudio.
La medida de la sección eficaz de interacciones de neutrino en el régimen de energías de pocos GeV es complicada ya que en esta región las diferentes interacciones son tan parecidas que se superponen en los observables cinemáticos.
En esta tesis se presenta la medida de la sección eficaz relativa de producción multi-piones respecto a la interacción cuasi-elástica en corrientes cargadas, obtenida a partir de los datos del experimento K2K.
K2K es el primer experimento de oscilación de neutrinos muónicos a larga distancia donde tanto la producción como la detección de neutrinos se hacen en el laboratorio.
La producción de neutrinos y el detector cercano se encuentran en Tsukuba (Japón) y a 250 Km, en Kamioka (Japón), se encuentra el detector lejano.
Para la medida multi-piones se han utilizado los datos recogidos por SciBar y MRD en el detector cercano. SciBar es un detector formado por barras centelladoras con el que se reconstruye el paso de las partículas producidas por la interacción de neutrinos en su interior. MRD es un detector de muones que nos permite reconstruir los muones.
Los neutrinos pueden interaccionar de diferentes formas con la materia.
Si el neutrino interacciona con un neutrón produciendo un muón y un protón, la interacción se llama cuasi-elástica.
Si en la interacción se produce un muón, un nucleón y dos o más piones, la interacción se llama de multi-pion.
Ambas interacciones son de corrientes cargadas, ya que el neutrino muónico se convierte en un muón cargado en la interacción.
Para el análisis solo se han seleccionado eventos con al menos un muón producido en el volumen fiducial de SciBar y que también sea detectado en MRD.
A partir de estos eventos se han reconstruido seis observables para la identificación de multi-piones y cuasi-elásticos y se han combinado para crear sendas funciones de asimetría de verosimilitud. Estas funciones tiene la propiedad de asignar valores bajos a eventos cuasi-elásticos, tiende a dar valores altos a eventos multi-pion y valores intermedios a las otras interacciones.
Comparando estas funciones en datos y Monte Carlo se han obtenido las secciones eficaces relativas de multi-piones respecto cuasi-elasticos para las regiones de energías de 0.5-2.5 GeV y 2.5-5.0 GeV.
En la medida se han evaluado los posibles errores sistemáticos debido a imprecisiones en el flujo de neutrinos, en la simulación de efectos nucleares, en la respuesta del detector y en los procesos de reconstrucción.
Como resultado se ha obtenido que la sección eficaz relativa de multi-piones respecto de cuasi-elasticos es 0.30 +- 0.07 (est.) +- 0.15 (sis.) para energías de neutrino comprendidas entre 0.5 y 2.5 GeV y 3.9 +- 0.6 (est.) + 1.4 - 1.2 (sis.) para energías de neutrino comprendidas entre 2.5 y 5.0 GeV.
| Fecha de lectura | 22 jul 2008 |
|---|---|
| Idioma original | Inglés |
| Supervisor | Federico Sánchez Nieto (Director/a) |