Metamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

Podobne dokumenty
Rozdział 6 Oscylacje neutrin słonecznych i atmosferycznych. Eksperymenty Superkamiokande, SNO i inne. Macierz mieszania Maki-Nakagawy- Sakaty (MNS)

Neutrina i ich oscylacje. Neutrina we Wszechświecie Oscylacje neutrin Masy neutrin

Tajemnicze neutrina Agnieszka Zalewska

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Neutrina i ich mieszanie

Analiza oscylacji oraz weryfikacje eksperymentalne

Czy neutrina mogą nam coś powiedzieć na temat asymetrii między materią i antymaterią we Wszechświecie?

Pomiary prędkości neutrin

Podstawy fizyki cząstek III. Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski

Neutrina. Źródła neutrin: NATURALNE Wielki Wybuch gwiazdy atmosfera Ziemska skorupa Ziemska

Oscylacyjne eksperymenty neutrinowe najnowsze wyniki oraz perspektywy

Pomiary prędkości neutrin

Masywne neutrina w teorii i praktyce

Title. Tajemnice neutrin. Justyna Łagoda. obecny stan wiedzy o neutrinach eksperymenty neutrinowe dalszy kierunek badań

Przyszłość polskiej fizyki neutrin

Naturalne źródła neutrin, czyli neutrina sa

Neutrina (2) Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX

Neutrina najbardziej tajemnicze cząstki we Wszechświecie

wyniki eksperymentu OPERA Ewa Rondio Narodowe Centrum Badań Jądrowych

Neutrina. Wszechświat Czastek Elementarnych. Wykład 12. prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki

Neutrina. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXII:

Zderzenia relatywistyczne

Neutrina mają masę - Nagroda Nobla 2015 z fizyki. Tomasz Wąchała Zakład Neutrin i Ciemnej Materii (NZ16)

Słońce obserwowane z kopalni Kamioka, Toyama w Japonii

Wszechświata. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Oscylacje neutrin. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Zderzenia relatywistyczne

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VII. Historia neutrin Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Jak się tego dowiedzieliśmy? Przykład: neutrino

Eksperymenty reaktorowe drugiej generacji wyznaczenie ϑ 13

Tajemnice neutrin Jan Kisiel Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski, Katowice Katowice,

Neutrina. Fizyka I (B+C) Wykład XXVII:

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII. Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Neutrina. Fizyka I (B+C) Wykład XXIV:

Zagadki neutrinowe. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Neutrino cząstka, która nie miała być nigdy odkryta

Niezachowanie CP najnowsze wyniki

Skad się bierze masa Festiwal Nauki, Wydział Fizyki U.W. 25 września 2005 A.F.Żarnecki p.1/39

Promieniowanie jonizujące

Neutrina (2) Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII

Neutrina. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VII. Historia neutrin Oddziaływania neutrin Neutrina atmosferyczne

Reakcje z udziałem neutrin, elektronów i nukleonów w astrofizyce

Wszechświat czastek elementarnych

Na tropach czastki Higgsa

cząstki, które trudno złapać Justyna Łagoda

Neutrina takie lekkie, a takie ważne

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Zagadki neutrinowe. Deficyt neutrin atmosferycznych w eksperymencie Super-Kamiokande

Fizyka cząstek 5: Co dalej? Brakujące wątki Perspektywy Astrocząstki

26.IV.2010 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Mieszanie kwarków i nie tylko Neutrina mieszanie i oscylacje

Podstawy astrofizyki i astronomii

Interesujące fazy ewolucji masywnej gwiazdy:

Struktura porotonu cd.

Konferencja NEUTRINO 2012

Badanie wysokoenergetycznych mionów kosmicznych w detektorze ICARUS.

r. akad. 2008/2009 V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC

Badanie oddziaływań neutrin za pomocą komory TPC wypełnionej ciekłym

Detekcja cząstek elementarnych. w eksperymencie MINOS. Krzysztof Wojciech Fornalski Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej 2006

Neutrina z supernowych. Elementy kosmologii

Badanie oddziaływań quasi-elastycznych neutrin z wiązki T2K w detektorze ND280

Symetrie. D. Kiełczewska, wykład9

Promieniowanie jonizujące

Dlaczego pomiar kąta θ13 jest ważny dla planów fizyki neutrin. Wyniki i plany T2K.

Badanie oscylacji neutrin w eksperymentach akceleratorowych

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Nowa fizyka a oscylacja neutrin. Pałac Młodzieży Katowice 29 listopad 2006

VI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki

Promieniowanie jonizujące

Fizyka neutrin. Źródła neutrin Neutrina reliktowe Geoneutrina Neutrina z wybuchu Supernowych Neutrina słoneczne. Deficyt neutrin słonecznych

Fizyka cząstek elementarnych II Neutrina

Elementy fizyki czastek elementarnych

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

Identyfikacja cząstek

WYKŁAD 3. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Masy i czasy życia cząstek elementarnych. Kwarki: zapach i kolor. Prawa zachowania i liczby kwantowe:

Astrofizyka promieni kosmicznych-1. Henryk Wilczyński

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Elementy Fizyki Czastek Elementarnych 1 / 2

Badania neutrin nie tylko w IFJ

Tomasz Szumlak WFiIS AGH 03/03/2017, Kraków

Poszukiwania bozonu Higgsa w rozpadzie na dwa leptony τ w eksperymencie CMS

Klasyfikacja przypadków w ND280

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

V.6.6 Pęd i energia przy prędkościach bliskich c. Zastosowania

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

Wszechświat czastek elementarnych Detekcja czastek

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Obserwacja Nowej Cząstki o Masie 125 GeV

Polska Sieć Neutrinowa

Elementy fizyki czastek elementarnych

Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii

1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7.

Bardzo rzadki rozpad został zaobserwowany przez CMS

czastki elementarne Czastki elementarne

Poszukiwany: bozon Higgsa

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Zagraj w naukę! Spotkanie 5 Obecny stan wiedzy. Maciej Trzebiński. Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Widmo energetyczne neutrin i antyneutrin elektronowych w stanie NSE

Szczegółowe wymagania edukacyjne na poszczególne oceny śródroczne i roczne z przedmiotu: FIZYKA. Nauczyciel przedmiotu: Marzena Kozłowska

Transkrypt:

Metamorfozy neutrin Katarzyna Grzelak Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW Sympozjum IFD 2008 6.12.2008 K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

PLAN Wprowadzenie Oscylacje neutrin Eksperyment MINOS Wyniki K.Grzelak (UW ZCiOF) 2 / 23

Neutrina - Wprowadzenie Neutrino - czastka zaproponowana w 1930 r jako sposób na utrzymanie zasady zachowania energii w promieniotwórczych rozpadach β Co dzisiaj wiemy o neutrinach? maja zerowy ładunek elektryczny Wolfgang Pauli oddziaływuja bardzo słabo (średnia droga na oddziaływanie neutrina o energii 10 MeV przechodzacego przez Ziemię: λ 2.5 10 13 km) znamy trzy rodzaje (zapachy) neutrin: ν e, ν µ i ν τ : (ν e, e), (ν µ, µ),(ν τ, τ) K.Grzelak (UW ZCiOF) 3 / 23

Neutrina - Wprowadzenie Co dzisiaj wiemy o neutrinach? neutrina moga zmieniać zapach w czasie propagacji w przestrzeni (oscylacje neutrin) oscylacje neutrin neutrina maja masę masy bardzo małe: m ν < 4 10 4 m e masowe neutrina : okno na nowa fizykę wkład do masy Wszechświata poszukiwanie przyczyn asymetrii materii i antymaterii K.Grzelak (UW ZCiOF) 4 / 23

Neutrina jako źródło informacji o Wszechświecie Źródła neutrin: Wielki Wybuch (przewidywane) Wnętrze Ziemi (głownie rozpad U i Th) Słońce Wybuchy Supernowych Atmosfera Aktywne jadra galaktyk... K.Grzelak (UW ZCiOF) 5 / 23

OSCYLACJE NEUTRIN K.Grzelak (UW ZCiOF) 6 / 23

OSCYLACJE NEUTRIN Neutrina o określonym zapachu sa kombinacja stanów o określonej masie. Przykład dla dwóch rodzajów neutrin, ν e i ν µ: Stany o różnych masach poruszaja się z różna prędkościa jeśli wyprodukowane zostało ν µ to po pewnym czasie możemy zarejestrować ν e lub ν µ K.Grzelak (UW ZCiOF) 7 / 23

MACIERZ MIESZANIA DLA NEUTRIN Trzy zapachy neutrin jako kombinacja trzech stanów własnych masy. ν e U e1 U e2 U e3 ν 1 ν µ = U µ1 U µ2 U µ3 ν 2 ν τ U τ1 U τ2 U τ3 ν 3 ( νe ν µ = ν τ 1 0 0 c 13 0 s 13 e iδ c 12 s 12 0 0 c 23 s 23 0 1 0 s 12 c 12 0 0 s 23 c 23 s 13 e iδ 0 c 13 0 0 1 }{{}}{{}}{{} neutrina poszukiwane deficyt atmosferyczne neutrin słonecznych s ij = sin θ ij c ij = cos θ ij δ faza łamania CP ) K.Grzelak (UW ZCiOF) 8 / 23 ν 1 ν 2 ν 3

PRAWDOPODOBIEŃSTWO PRZEMIANY ν α ν β P να ν β (L) = k U αk 2 U βk 2 +2Re k>j U αk U βku αj U βj exp[ i m2 kj 2E ν L] m 2 kj m 2 k m2 j Parametry modelu: 3 katy mieszania θ 23, θ 13 i θ 12, 1 faza δ i dla trzech rodzajów neutrin 2 niezależne różnice mas m 2. K.Grzelak (UW ZCiOF) 9 / 23

PRAWDOPODOBIEŃSTWO OSCYLACJI W EKSPERYMENTACH AKCELERATOROWYCH obserwacje znikania neutrin mionowych P(ν µ ν µ ) 1 sin 2 2θ 23 sin 2 1.27 m2 atm L E ν ν µ ) P(ν µ 1 0.8 sin 2 θ Jednostki: m 2 [ev 2 ] E ν [GeV ] L[km] 0.6 0.4 0.2 2 m 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Eν [GeV] Rysunek dla L=735km Maksimum oscylacji dla 1.27 m 2 atm L E ν = π 2 K.Grzelak (UW ZCiOF) 10 / 23

EKSPERYMENT MINOS K.Grzelak (UW ZCiOF) 11 / 23

MINOS - WPROWADZENIE MINOS: eksperyment zbudowany w celu potwierdzenia hipotezy oscylacji neutrin i precyzyjnego zmierzenia parametrów modelu oscylacji Kontrolowana wiazka neutrin z akceleratora 27 instytucji, 147 fizyków K.Grzelak (UW ZCiOF) 12 / 23

WIAZKA NEUTRIN Wiazka pierwotna (protony): wysyłana w pulsach (3 10 13 protonów/puls co 2.2s) Wiazka wtórna (neutrina): skład wiazki (LE): 92.9 % ν µ, 5.8 % ν µ,1.3 % (ν e + ν e ) ν µ głównie z rozpadów π + µ + ν µ K.Grzelak (UW ZCiOF) 13 / 23

MINOS - WPROWADZENIE Bliski Detektor MINOS Daleki Detektor Fermilab, Illinois Soudan, Minnesota 10km 700m 735km MINOS: drugi w historii eksperyment akceleratorowy z długa baza Bliski Detektor (ND) (1kt) w ośrodku Fermilab pod Chicago, Daleki Detektor (FD) (5.4 kt) znajduje się 735km dalej w kopalni Soudan, w Minnesocie Czas przelotu neutrina z Fermilab u do Soudan: 2.5ms K.Grzelak (UW ZCiOF) 14 / 23

POŁOŻENIE DETEKTORÓW Bliski Detektor (ND) widmo energii niezakłócone przez oscylacje ν µ ) P(ν µ 1 0.8 0.6 Daleki Detektor (FD) poszukiwanie oscylacji 0.4 0.2-1 10 1 10 2 10 3 10 L[km] Daleki detektor Bliski detektor Rysunek dla E=3GeV K.Grzelak (UW ZCiOF) 15 / 23

DALEKI DETEKTOR: KOPALNIA SOUDAN K.Grzelak (UW ZCiOF) 16 / 23

MINOS: BLISKI I DALEKI DETEKTOR Budowa detektorów: naprzemiennie: stalowe płyty (2.54 cm) i paski scyntylatora (1cm) paski w co drugiej płaszczyźnie sa do siebie prostopadłe Bliski Detektor: 1kt, 282 płaszczyzny, 3.8m 4.8m 15m 100m pod powierzchnia ziemi Daleki Detektor: 5.4kt, 484 płaszczyzny, 8m 8m 30m 710m pod powierzchnia ziemi B 1.3 T w obu detektorach K.Grzelak (UW ZCiOF) 17 / 23

OSCYLACJE NEUTRIN AKCELERATOROWYCH w MINOS ie K.Grzelak (UW ZCiOF) 18 / 23

PRZYKŁAD ANALIZY ZNIKANIA ν µ Symulacja Monte Carlo K.Grzelak (UW ZCiOF) 19 / 23

SELEKCJA ODDZIAŁYWAŃ NEUTRIN ν µ w MINOS ie ν µ N µx Sygnatura oddziaływania ν µ jest obecność długiego toru mionu E ν = E shower + E µ Kierunek wiazki neutrin K.Grzelak (UW ZCiOF) 20 / 23

Widmo energii w FD i krzywa oscylacyjna Oczekiwane 1065 ± 60 przypadków bez oscylacji Zaobserwowano 848 przypadków Pierwsze oddziaływanie neutrina z wiazki w dalekim detektorze: 7 marzec 2005 K.Grzelak (UW ZCiOF) 21 / 23

Wyniki na płaszczyźnie parametrów oscylacji Obecnie najbardziej precyzyjne pomiary m23 2 na świecie. m23 2 = 2.43 ± 0.13 10 3 ev 2 sin 2 2θ 23 zgodny z jednościa możliwe maksymalne mieszanie pomiędzy stanami ν 2 i ν 3 K.Grzelak (UW ZCiOF) 22 / 23

Podsumowanie Eksperyment MINOS to jeden z nielicznych obecnie eksperymentów neutrinowych dostarczajacych nowych, ciekawych danych Najbardziej precyzyjne pomiary parametru oscylacji m 2 23 Ten wynik będzie wkrótce jeszcze poprawiony! Poszukiwania θ 13 Goraca tematyka - planowane kilka nowych eksperymentów. Następny etap: eksperyment T2K w Japonii z udziałem IFD UW i IPJ! Badania z mikroświata wiedza o makroświecie K.Grzelak (UW ZCiOF) 23 / 23