Interazione di neutrini muonici monocromatici nel near detector di T2K da decadimenti a riposo dei K nel target della MLF

The near detector of the T2K experiment (ND280) has recently been updated with a new fine grained detector (1x1x1 cm^3) consisting of about 2 million little cubes of plastic scintillator (SFGD). The detector is immersed in a uniform 0.2 T magnetic field. It now becomes interesting to test out the potential of this new set-up in detecting a new source of neutrinos that has never been taken into consideration in ND280. This type of neutrinos has been measured for the first time in the JSNS2 experiment in 2022 and without taking track of the related muons. It is an interesting source of muon neutrinos due to its 236 MeV energy, as they are generated from the decay-at-rest of positive K mesons. The source of these neutrinos consists of a liquid mercury target, located about 260 m from the ND280 detector, hit by 3 GeV protons coming from the RCS accelerator in the J-PARC complex in Japan. In the following work, we aim to estimate the rate of expected events using simulation software such as GEANT4 and GENIE. The topology of muons produced by these neutrinos will also be analyzed, along with the possibility of reconstructing them in the detector with sufficient efficiency and purity.

Il near detector dell’esperimento T2K (ND280) è stato recentemente potenziato da un nuovo rivelatore molto granulare (1x1x1 cm^3) composto da circa 2 milioni di cubetti di scintillatore plastico (SFGD). Il rivelatore è immerso in un campo magnetico uniforme di 0.2 T. Diventa quindi interessante in questo particolare momento valutare le potenzialità di questo set-up nel rivelare una nuova sorgente di neutrini che non è mai stata presa in considerazione in ND280. Questo tipo di neutrini sono stati misurati per la prima volta dall’esperimento JSNS2 nel 2022 e senza fare un tracciamento dei muoni collegati. Si tratta di una sorgente di neutrini muonici di grande interesse in quanto, provenendo da decadimenti a riposo di mesoni K positivi, è caratterizzata da un’energia monocromatica di 236 MeV. La sorgente di questi neutrini è costituita da un bersaglio di mercurio liquido, posto a circa 260 m dal rivelatore ND280, su cui vanno a impattare protoni di 3 GeV dall’acceleratore RCS al laboratorio J-PARC in Giappone. Nel seguente lavoro ci si propone di stimare il rate di eventi attesi attraverso software di simulazione, quali GEANT4 e GENIE. Sarà anche analizzata la topologia dei muoni prodotti da questi neutrini e la possibilità di ricostruirli nel detector con sufficiente efficienza e purezza.