Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994
DESCRIPTION
Вторые Марковские чтения 12 – 13 мая 2004 года Дубна - Москва. Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994. Осцилляции нейтрино. С.П. Михеев ИЯИ РАН. Что мы знаем об осцилляциях. Что мы хотим узнать. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/1.jpg)
ВторыеМарковские чтения
12 – 13 мая 2004 годаДубна - Москва
![Page 2: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/2.jpg)
Что мы знаем об осцилляциях Что мы знаем об осцилляциях
Что мы хотим узнать Что мы хотим узнать
С.П. С.П. МихеевМихеев
ИЯИ РАНИЯИ РАН
С.П. С.П. МихеевМихеев
ИЯИ РАНИЯИ РАН
![Page 3: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/3.jpg)
13 мая 2004 3С.П.Михеев
Осцилляции нейтрино – периодический во времени (или пространстве) процесс полного или частичного перехода одного типа нейтрино в другой, который возможен при наличии у нейтрино массы и смешивания.Смешивание означает, что состояния, которые участвуют в слабых взаимодействиях, не совпадают с
состояниями, имеющими определенные массы.
2-P(ee) = 1 – sin22sin2(1.27m2L/E)
![Page 4: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/4.jpg)
13 мая 2004 4С.П.Михеев
Choji SajiNOON2004Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтрино
, K
e±
e
p, He …
Downward( L=10~100 km )
Upward( L=up to 13000 km )
Up/Down Symmetry
Zenith angle
E > a few GeV
![Page 5: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/5.jpg)
13 мая 2004 5С.П.Михеев
ee
ee
Partially containedPartially contained
Fullycontained
Fullycontained
Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтриноЧеренковский детектор
Super-KamiokandeЧеренковский детектор
Super-Kamiokande
42m
39m
C Scientific American
50,000 тонн (22,500 тонн) 50,000 тонн (22,500 тонн)
Choji SajiNOON2004
![Page 6: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/6.jpg)
13 мая 2004 6С.П.Михеев
~13000km ~500km ~15km
Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтриноSub-GeV Sub-GeV
Evis < 1.33 GeV
Pe > 100 MeV/c
P > 200MeV/c
Evis < 1.33 GeV
Pe > 100 MeV/c
P > 200MeV/c
Multi-GeVMulti-GeV
Evis > 1.33GeVEvis > 1.33GeV
Choji SajiNOON2004
![Page 7: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/7.jpg)
13 мая 2004 7С.П.Михеев
Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтрино
Sub-GeV e-like
Multi-GeV e-like
Sub-GeV -like
Multi-GeV -like + PC
~13000km ~500km ~15km
Choji SajiNOON2004
![Page 8: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/8.jpg)
13 мая 2004 8С.П.Михеев
• Best fit:sin22 =1.0m2 = 2.0x10-3 eV2
2 = 170.8/170 dof
• 90% C.L. region:sin22 > 0.901.3 < m2 < 3.0x10-3
eV2
Preliminary
2-flavor oscillations
Choji SajiNOON2004Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтрино
![Page 9: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/9.jpg)
13 мая 2004 9С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент K2KK2K
ЭкспериментЭксперимент K2KK2K
K2K – K2K – первый эксперимент с дальними нейтрино первый эксперимент с дальними нейтрино для исследования осцилляций нейтрино, для исследования осцилляций нейтрино,
обнаруженных в атмосферных нейтрино.обнаруженных в атмосферных нейтрино.
K2K – K2K – первый эксперимент с дальними нейтрино первый эксперимент с дальними нейтрино для исследования осцилляций нейтрино, для исследования осцилляций нейтрино,
обнаруженных в атмосферных нейтрино.обнаруженных в атмосферных нейтрино.
KKEK-EK-12GeV 12GeV
PSPS
Super-Super-KKamiokanamiokan
dedeAtm.Atm.-- K2KK2K
LL 10~1010~1044kmkm 250250km(fix.)km(fix.)
EE 0.1~100GeV0.1~100GeV ~ 1.~ 1.33GeVGeV
mm22 1010-1-1 ~10 ~10-4-4eVeV22 > 2> 21010-3-3 eV eV22
ee 50 %50 % ~1%~1%
L=250 kmL=250 km
Takanobu IshiiNOON2004
![Page 10: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/10.jpg)
13 мая 2004 10С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент K2KK2K
ЭкспериментЭксперимент K2KK2K
Takanobu IshiiNOON2004
Use both Number of events + Spectrum shape(June ’99 – July ’01) (Nov. ’99 – July ’01)
Null oscillation probability: less than 1% m2=1.5~3.9 x 10-3 eV2 @sin22(90%CL)
80.1+6.2 -5.4 exp56obs
reconstructed E
Normalized by areaExpectation w/o oscillation
Best Fit
Allowed region
68%90%99%
Best fit point2.8x10-3
![Page 11: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/11.jpg)
13 мая 2004 11С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент K2KK2K
ЭкспериментЭксперимент K2KK2K
Takanobu IshiiNOON2004
sin22e
m2 (
eV2 )
K2K(90%CL)
CHOOZ(90%CL)e disappearance
SK atm. allowed (90%CL)
Results of Results of ee AnalysisAnalysis
electron candidate: 1 event observed
2.4 events expected.
![Page 12: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/12.jpg)
13 мая 2004 12С.П.Михеев
Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтрино
Neutrino oscillation :
P = 1 – sin22sin2(1.27 )
m2LE
P = (cos2sin2x exp(– ))2m2 Neutrino decay
:
LE
Neutrino decoherence :
P = 1 – sin22 x (1 – exp(–))
21 L
E
Masaki IshitsukaNOON2004
![Page 13: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/13.jpg)
13 мая 2004 13С.П.Михеев
Masaki IshitsukaNOON2004Атмосферные нейтриноАтмосферные нейтрино
1489.2 days FC+PC
Best fit expectation w/ systematic errors
Null oscillation MC
Best-fit expectation
m2=2.4x10-3,sin22=1.00
2min=37.8/40 d.o.f
Preliminary
Mostly downward
Mostly upward
![Page 14: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/14.jpg)
13 мая 2004 14С.П.Михеев
Солнечные нейтриноСолнечные нейтрино
protons
4He
+ 2e+ + 2e + 25MeV
![Page 15: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/15.jpg)
13 мая 2004 15С.П.Михеев
Солнечные нейтриноСолнечные нейтрино
![Page 16: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/16.jpg)
13 мая 2004 16С.П.Михеев
G.Fogli et al. hep-ph/0106247
G.Fogli et al. hep-ph/0106247
Солнечные нейтриноСолнечные нейтрино
![Page 17: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/17.jpg)
13 мая 2004 17С.П.Михеев
Глубина 2039 м
5300 тоннобычной воды
1000 тонн тяжклой воды
1700 тонн обычной воды
9438 ФЭУ длявнутреннего
объема
91 ФЭУ для внешнего объема
(антисовпадения)
ЭкспериментЭксперимент SNOSNO
ЭкспериментЭксперимент SNOSNO
Kevin GrahamNOON2004
![Page 18: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/18.jpg)
13 мая 2004 18С.П.Михеев
- Q = 1.445 MeV- good measurement of e energy spectrum- some directional info (1 – 1/3 cos)- e only
- Q = 2.22 MeV - measures total 8B flux from the Sun- equal cross section for all types
NCxx
npd
- low statistics - mainly sensitive to e, some and
- strong directional sensitivity
CC e−ppd e
ES e−e− x x
Kevin GrahamNOON2004
ЭкспериментЭксперимент SNOSNO
ЭкспериментЭксперимент SNOSNO
![Page 19: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/19.jpg)
13 мая 2004 19С.П.Михеев
.)(.)(24.090.4
.)(.)(13.2
.)(.)(07.070.1
29.027.0
.
15.008.0
29.028.0
.
09.010.0
.
syststat
syststat
syststat
consIINC
consIIES
consIICC
.)(.)(09.5
.)(.)(39.2
.)(.)(76.1
46.043.0
44.043.0
.
12.012.0
24.023.0
.
09.009.0
06.005.0
.
syststat
syststat
syststat
consINC
consIES
consICC
Salt (phase II)
Pure D2O (phase I)
Kevin GrahamNOON2004
ЭкспериментЭксперимент SNOSNO
ЭкспериментЭксперимент SNOSNO
![Page 20: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/20.jpg)
13 мая 2004 20С.П.Михеев
Солнечные нейтриноСолнечные нейтрино
![Page 21: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/21.jpg)
13 мая 2004 21С.П.Михеев
Солнечные нейтриноСолнечные нейтрино
![Page 22: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/22.jpg)
13 мая 2004 22С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
Измерение потока e от реакторов на расстоянии 180 кмИзмерение потока e от реакторов на расстоянии 180 км
Сфера диаметром 13 м1000 тонн жидкого сцинтиллятора
Сфера диаметром 13 м1000 тонн жидкого сцинтиллятора
e + p e+ + n e + p e+ + n
+ p d + (2.2 MeV)+ p d + (2.2 MeV)
прямой сигналпрямой сигнал
ЗадержанныйсигналЗадержанныйсигнал
![Page 23: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/23.jpg)
13 мая 2004 23С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
![Page 24: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/24.jpg)
13 мая 2004 24С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
Число событий
с E > 2.6 MeV 54 Ожидаемое число 86.8 ± 5.6 Фон 0.95 ± 0.99
Число событий
с E > 2.6 MeV 54 Ожидаемое число 86.8 ± 5.6 Фон 0.95 ± 0.99
Nobs – NBG
Nexpected
Nobs – NBG
Nexpected
= 0.611 ± 0.085 (stat) ± 0.041 (syst)= 0.611 ± 0.085 (stat) ± 0.041 (syst)
99.95 % C.L.
![Page 25: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/25.jpg)
13 мая 2004 25С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
ЭкспериментЭксперимент KamLandKamLand
![Page 26: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/26.jpg)
13 мая 2004 26С.П.Михеев
Ue1 Ue2 Ue3 U1 U2 U3 U1 U2 U3
Ue1 Ue2 Ue3 U1 U2 U3 U1 U2 U3
U = U =
Смешивание нейтриноСмешивание нейтрино
α = e,,,…; i =
1,2,3,…
α = e,,,…; i =
1,2,3,…
|α = ΣUαi |i |α = ΣUαi |i
ii
![Page 27: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/27.jpg)
13 мая 2004 27С.П.Михеев
dddtdt
= H = H ii
Уравнение эволюцииУравнение эволюции
H Udiag(0,m21,m31)U* + diag(V,0,0)H Udiag(0,m21,m31)U* + diag(V,0,0)11
2E2E22 22
mji = mj - mi
mji = mj - mi
22 2222 V = 2GFNeV = 2GFNe
H Udiag(0,α,1)U* + diag(2EV/m31,0,0)H Udiag(0,α,1)U* + diag(2EV/m31,0,0)m31m31
2E2E
2222
α = m21/m31α = m21/m312 2
![Page 28: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/28.jpg)
13 мая 2004 28С.П.Михеев
Смешивание нейтриноСмешивание нейтрино3 угла смешивания (12,23,13)и 1 фаза CP нарушения ()3 угла смешивания (12,23,13)и 1 фаза CP нарушения ()
сij = cosij
sij = sinij
сij = cosij
sij = sinij
1 0 0 0 с23 s23
0 -s23 c23
1 0 0 0 с23 s23
0 -s23 c23
с13 0 s13 ei
0 1 0 -s13 e-i 0 c13
с13 0 s13 ei
0 1 0 -s13 e-i 0 c13
с12 s12 0 -s12 c12 0 0 0 1
с12 s12 0 -s12 c12 0 0 0 1
U = U =
Атмосферные нейтриноm2 (1.310-3 3.010-3) eV2
Sin22 > 0.923
m32
m21
12
Солнечные нейтриноm2 (5.410-5 9.510-5) eV2
Sin22 (0.71 0.95)
![Page 29: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/29.jpg)
13 мая 2004 29С.П.Михеев
Известные параметрыИзвестные параметры( , , sin2212, sin2223 )( , , sin2212, sin2223 )m2
1 m2
1
22 m3
1 m3
1
22
… и ограничение на sin2213… и ограничение на sin2213
![Page 30: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/30.jpg)
13 мая 2004 30С.П.Михеев
Неизвестные параметрыНеизвестные параметры
sin2213 0.2sin2213 0.2
Знак m31 Знак m31 22
- фаза СР нарушения - фаза СР нарушения
Тип иерархии масс Тип иерархии масс
1
2
3
3
1
2
нормальная обратная
![Page 31: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/31.jpg)
13 мая 2004 31С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
N. TaggNO-VE 2003
![Page 32: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/32.jpg)
13 мая 2004 32С.П.Михеев
Far Detector485 planes of scintillator + steel8m x 8m octagon5.4 kT total mass
Near Detector282 steel + 153 scintillator planes3.8m x 4.8 m0.98 kT total mass
BOTH:Steel/Scintillator sandwiches2.54 cm steel + 1 cm scintMagnetized ~1.5T55%/E hadrons23%/E electrons
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
N. TaggNO-VE 2003
![Page 33: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/33.jpg)
13 мая 2004 33С.П.Михеев
By moving the horns and target, different energy spectra areavailable using the NuMI beamline. The energy can be tuneddepending on the specific oscillation parameters expected/observed.
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
N. TaggNO-VE 2003
CC Events/kt/3.7e20pot Low Medium High 440 1040 2170
CC Events/MINOS/7.4e20pot Low Medium High 4760 11300 23400
3.7x1020 protons on target/yearrequires 4x1013 protons/2.0 seconds
Osc. Max. for m2 = 0.002 eV2
![Page 34: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/34.jpg)
13 мая 2004 34С.П.Михеев
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
N. TaggNO-VE 2003
![Page 35: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/35.jpg)
13 мая 2004 35С.П.Михеев
• MINOS sensitivities based on varying numbers of protons on target• MINOS sensitivities based on varying numbers of protons on target
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
ЭкспериментЭксперимент MINOSMINOS
N. TaggNO-VE 2003
e
![Page 36: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/36.jpg)
13 мая 2004 36С.П.Михеев
ПроектПроект J-PARC J-PARCПроектПроект J-PARC J-PARCT.Kobayashi
TaggLaThuile 2004
![Page 37: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/37.jpg)
13 мая 2004 37С.П.Михеев
ПроектПроект J-PARC J-PARCПроектПроект J-PARC J-PARCT.Kobayashi
TaggLaThuile 2004
![Page 38: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/38.jpg)
13 мая 2004 38С.П.Михеев
ПроектПроект J-PARC J-PARCПроектПроект J-PARC J-PARCT.Kobayashi
TaggLaThuile 2004
![Page 39: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/39.jpg)
13 мая 2004 39С.П.Михеев
ПроектПроект J-PARC J-PARCПроектПроект J-PARC J-PARCT.Kobayashi
TaggLaThuile 2004
![Page 40: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/40.jpg)
13 мая 2004 40С.П.Михеев
ПроектПроект J-PARC J-PARCПроектПроект J-PARC J-PARCT.Kobayashi
TaggLaThuile 2004
![Page 41: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/41.jpg)
13 мая 2004 41С.П.Михеев
Distance (m)
P(ee)
Pee 1 cos4 13 1 sin212 sin2 m122L
4 E
Dominant 12 Oscillation
Pee 1 sin2 213 sin2 m312L
4E
m21
2L
4E
cos4 13 sin2 212
Subdominant 13 Oscillation
Реакторные Реакторные антинейтриноантинейтрино
P(ee)
![Page 42: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/42.jpg)
13 мая 2004 42С.П.Михеев
1
23
Реакторные Реакторные антинейтриноантинейтрино
![Page 43: Академик Моисей Александрович Марков 1908 - 1994](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062221/56813643550346895d9dbcea/html5/thumbnails/43.jpg)
13 мая 2004 43С.П.Михеев