1-й квартал 2014 года.

Отчет лаборатории физики электрослабых взаимодействий ОФВЭ за
1-й квартал 2014 года.
Все работы – в рамках Госзадания.
В рамках исследования нарушения фундаментальных CP и T симметрий в распадах
каонов проведён анализ 100% данных эксперимента Е949 на предмет поиска тяжёлых
стерильных нейтрино с массами 140-300 МэВ в распаде K+ -> μ+H. Получен новый предел
на смешивание тяжелых стерильных нейтрино с обычными нейтрино: ограничение на
вероятность смешивания в области масс тяжелых нейтрино от 175 до 250 МэВ составляет
около 10-8, что примерно на порядок улучшает предыдущий экспериментальный результат
(CERN PS191). Идет подготовка публикации по результатам анализа.
В рамках изучения нейтринных осцилляций в эксперименте T2K с длинной базой на
протонном ускорителе J-PARC (Япония) проведен анализа данных, набранных в 2010 первой половине 2013 года (данные из 1-4 сеансов, 6.57×1020 POT, протонов на мишени), на
предмет поиска дефицита мюонных нейтрино ( ). В дальнем детекторе СуперКамиокандэ
было
зарегистрировано
120
событий,
идентифицированных
как
мюоноподобные, появившиеся в результате взаимодействия в детекторе через заряженный
ток мюонных нейтрино в широком диапазоне энергий (до ~5 ГэВ). Ожидаемое число таких
событий в отсутствие осцилляций  составило бы 446.0  22.5 событий. Этот результат
по обнаружению осцилляций мюонных нейтрино ( ) позволяет с высокой точностью
определить угол смешивания 23 и разность квадратов масс нейтрино Δm232 («атмосферные»
параметры осцилляций): sin223=0.514+0.055-0.056 для
нормальной иерархии масс нейтрино
(NH, m3 > m2) и 0.5110.055 для инверсной иерархии (IH, m3<m2); Δm232= (2.510.1)×10-3
эВ2/с4 (NH), Δm213= (2.480.10)×10-3 эВ2/с4 (IH). Ненулевое значение угла 13 и точное
определение угла 23 позволяют решать задачу определения CP-нарушающей фазы  в
лептонном секторе. Этот результат опубликован в работе K. Abe et al. (T2K Collaboration)
«Precise measurement of the neutrino mixing parameter 23 from muon neutrino disappearance in
an off-axis beam» (arXiv:1403.1532 [hep-ex]).
Другой результат, полученный в рамках эксперимента T2K, касается исследования
примеси электронных нейтрино в исходном пучке мюонных нейтрино. Знание этого
компонента нейтринного пучка позволяет более точно предсказывать параметры осцилляций
«на появление» ( e). Ожидается, что эта примесь составляет примерно 1.2% от всего
потока нейтрино от ускорителя. Основными источниками электронных нейтрино в исходном
пучке являются распады мюонов (преимущественно в области энергий нейтрино < 1.6 ГэВ) и
каонов. Измерение примеси электронных нейтрино осуществляется с помощью ближнего
детекторного комплекса ND280, в котором имеются детекторы для выделения треков
заряженных частиц и электромагнитный калориметр для регистрации ливней от
взаимодействий электронов и позитронов. В результате анализа установлено, что отношение
величины измеренного компонента электронных нейтрино к величине, предсказанной на
основе моделирования, равна 1.010.10, что подтверждает ожидаемую оценку этого фона.
Данный результат опубликован в работе K. Abe et al. (T2K Collaboration) “Measurement of
the intrinsic electron neutrino component in the T2K neutrino beam with the ND280 detector”
(arXiv:1403.2552 [hep-ex]).
В рамках эксперимента T2K впервые было измерено сечение квазиупругого
взаимодействия нейтрино с ядром кислорода посредством нейтральных токов (NCQE). Это
сечение
было
возбужденными
получено
с
помощью
состояниями
ядра
обнаружения
кислорода,
гамма-квантов,
образовавшимися
испущенных
в
результате
взаимодействия с нейтрино в черенковском детекторе Супер-Камиокандэ. Временн’ая
привязка к пучку ускорительных нейтрино, имеющих банчевую структуру, а также точное
определение вершин нейтринных взаимодействий в рабочем объеме детектора позволяют
существенно подавить большой фон естественной радиоактивности. При анализе части
набранной статистики (3.01×1020 POT) выделено 43 события в диапазоне энергий гаммаквантов от 4 до 30 МэВ, что сравнимо с ожидаемым числом событий – 55.7, из которых 17.3
событий соответствуют фоновым (из них лишь 1.2 событий – от естественной
радиоактивности).
Для средней
энергии нейтрино 630 МэВ полученное сечение
взаимодействия составляет 1.35×10-38 см2, что сравнимо с теоретическим значением
2.01×10-38 см2. Результаты данного анализа опубликованы в работе K. Abe et al. (T2K
Collaboration) “Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by
observing nuclear de-excitation γ-rays” (arXiv:1403.3140 [hep-ex]).
В рамках
европейского проекта LAGUNA-LBNO
начато создание прототипа
ближнего нейтринного детектора. Разработаны полностью активный сегментированный
сцинтилляционный детектор и магнитный нейтринный детектор. Закончена работа по
оптимизации параметров детектора и изготовление сцинтилляционных счетчиков на основе
2
пластин из полистирола, произведенных методом экструзии в компании «Унипласт» (г.
Владимир). Планируется изготовить 9000 счетчиков с WLS волокнами и лавинными
фотодиодами. На производственном участке в 202-м корпусе ИЯИ РАН осуществляется
изготовление таких счетчиков, затем проводятся тесты и измерения спектрометрических
параметров полученных счетчиков. Средний световыход с обоих концов счетчиков
составляет около 140 фотоэлектронов на минимально ионизирующую частицу, что является
очень хорошим показателем. Работа по массовому производству сцинтилляционных
счетчиков продолжается. К 31 марта 2014 года изготовлено около 500 счетчиков размером
900 х 10 х 7 мм3.
Для эксперимента NA62 в ЦЕРН разработан проект нового годоскопа зяряженных
частиц.
Разработан макет предусилителя сигнала от микропиксельного лавинного
фотодиода с усилением около 10.
Список публикаций в первом квартале 2014 года.
1.K. Abe…M.Khabibullin et al. Recent Results from the T2K Experiment, Nucl.Phys.Proc.Suppl.
246-247 (2014) 23-28.
2. K. Abe…M.Khabibullin et al. (Т2К Collaboration). Precise Measurement of the Neutrino
Mixing Parameter θ23 from Muon Neutrino Disappearance in an Off-axis Beam, ArXiv:1403.1532.
3. K. Abe…M.Khabibullin et al. (Т2К Collaboration). Measurement of the intrinsic electron
neutrino component in the T2K neutrino beam with the ND280 detector, ArXiv:1403.2552.
4. K. Abe…M.Khabibullin et al. (Т2К Collaboration). Measurement of the neutrino-oxygen
neutral-current interaction cross section by observing nuclear de-excitation γ-rays,
ArXiv:1403.3140.
5. K. Abe…M.Khabibullin et al. (Т2К Collaboration). Observation of Electron Neutrino
Appearance in a Muon Neutrino Beam, Phys.Rev.Lett. 112 (2014) 061802.
3