Torben Ferber, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2012 :

"Obergrenzen auf Neutrinooszillationen im CNGS-Neutrinostrahl und Ereignisklassifikation mit dem OPERA-Detektor"


"Limits on neutrino oscillations in the CNGS neutrino beam and event classification with the OPERA detector"



Schlagwörter: OPERA, neutrino oscillation, neural network, neutrino interaction, NC/CC ratio, neutrino appearance, neutrino disappearance
PACS : 14.60
Volltext

Summary

Kurzfassung

OPERA ist ein sogenanntes long–baseline Neutrinooszillationsexperiment, in welchem ein fast reiner, hochenergetischer νμ–Strahl, der am SPS Beschleuniger am CERN in der Schweiz produziert wird, mit dem OPERA–Detektor, der etwa 730 km entfernt im LNGS Untergrundlabor in Italien steht, kombiniert wird. Durch die Nutzung eines Blei/Photoemulsions–Targets koennen individuell Interaktionen via W± Austausch (CC) der in νμ→ντ Oszillationen entstandenen ντ bei gleichzeitig sehr niedrigem Untergrund beobachtet werden. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine νμ→νμ Disappearance–Suche beschrieben, welche auf einer flussunabhängigen Messung des CC–Ereignisanteils als Funktion der in den elektronischen Detektoren von OPERA gemessenen hadronischen Energie basiert. Diese erlaubt das Setzen von Obergrenzen auf νμ → νμ Oszillationen, die komplementär sind zur eigentlichen ντ Appearance Analyse von OPERA. Für maximale Mischung kann mit der vorliegenden Disappearance–Analyse |Δm²23| > 4.4 × 10-3 eV² (90% C.L.) ausgeschlossen werden. Diese Analyse ist die erste Anwendung dieser Methode unter Berücksichtigung systematischer Fehler in einem long–baseline Neutrinooszillationsexperiment.

Titel

Kurzfassung

Summary

OPERA, the oscillation project with emulsion–tracking apparatus, is a long–baseline neutrino oscillation experiment. It combines an almost pure, high–energy νμ beam produced at the SPS accelerator at CERN, Switzerland, with the OPERA neutrino detector located at a distance of about 730 km in the LNGS underground laboratory in Italy. By using a lead/photo emulsion target, ντ charged current (CC) interactions of ντ from νμ → ντ oscillations can be observed on an event–by–event basis with very low background rates. Within this thesis, a νμ → νμ disappearance search is described that uses a flux normalization–independent measurement of the CC event fraction as a function of the hadronic energy as measured by the electronic detectors of OPERA. This allows to derive limits on νμ → νμ oscillations, complementary to the main ντ appearance analysis. For maximal mixing, |Δm²23| > 4.4 × 10-3 eV² is excluded at 90%C.L. by the disappearance analysis. This thesis represents the first application of this method, including systematic uncertainties, in a long–baseline neutrino oscillation experiment.