L'esperimento ENUBET si prefigge di promuovere un nuovo approccio per produrre fasci di neutrino con una precisione mai raggiunta finora. Questo nuovo approccio consiste nel misurare i leptoni carichi associati ai neutrini nel momento del decadimento dei mesoni instabili da cui derivano sfruttando in particolare i decadimenti semileptonici dei mesoni K (kaoni). In questo modo ci si emancipa dalla necessita' di affidarsi su simulazioni che sono molto complesse e con grosse incertezze sistematiche. Il progetto ha portato a sviluppare un grosso prototipo di rivelatore per dimostrare la fattibilita' di questa idea. Si tratta di un oggetto di circa 3.5 tonnellate (dimostratore) che riproduce una frazione di 90 gradi di un "tunnel di decadimento" instrumentato. Il dimostratore e' stato esposto a fasci di pioni, muoni ed elettroni da 1 a 5 GeV/c presso l'area T9 del CERN-PS a Ottobre 2022 e, in una versione maggiorata,ad Agosto 2023 e 2024. Normalmente il fascio e' inviato direttamente sul rivelatore a vari angoli per verificarne la risposta. Questa tesi prevede un lavoro di simulazione (con GEANT4) e analisi dati (con ROOT) per una configurazione in cui si misurano direttamente i decadimenti della componente di kaoni presenti nel fascio, ovvero nella stessa modalita` prevista per l'esperimento finale. In questa configurazione quindi il fascio sara' circa collineare con l'asse del cilindro instrumentato. Per la stima del segnale e dei fondi si utilizzeranno calcoli analitici e una simulazione GEANT4 del rivelatore tenendo conto della composizione del fascio, la geometria e la cinematica. Sara' possibile analizzare per la prima volta i dati raccolti in questa configurazione al CERN-PS ad Agosto 2024 con un'accettanza geometrica triplicata rispetto ai test precedenti ed una statistica molto piu' elevata (circa 8 ore di presa dati).

Decadimenti dei K nel dimostratore di ENUBET al fascio CERN-PS

PERON, FRANCESCO
2024/2025

Abstract

L'esperimento ENUBET si prefigge di promuovere un nuovo approccio per produrre fasci di neutrino con una precisione mai raggiunta finora. Questo nuovo approccio consiste nel misurare i leptoni carichi associati ai neutrini nel momento del decadimento dei mesoni instabili da cui derivano sfruttando in particolare i decadimenti semileptonici dei mesoni K (kaoni). In questo modo ci si emancipa dalla necessita' di affidarsi su simulazioni che sono molto complesse e con grosse incertezze sistematiche. Il progetto ha portato a sviluppare un grosso prototipo di rivelatore per dimostrare la fattibilita' di questa idea. Si tratta di un oggetto di circa 3.5 tonnellate (dimostratore) che riproduce una frazione di 90 gradi di un "tunnel di decadimento" instrumentato. Il dimostratore e' stato esposto a fasci di pioni, muoni ed elettroni da 1 a 5 GeV/c presso l'area T9 del CERN-PS a Ottobre 2022 e, in una versione maggiorata,ad Agosto 2023 e 2024. Normalmente il fascio e' inviato direttamente sul rivelatore a vari angoli per verificarne la risposta. Questa tesi prevede un lavoro di simulazione (con GEANT4) e analisi dati (con ROOT) per una configurazione in cui si misurano direttamente i decadimenti della componente di kaoni presenti nel fascio, ovvero nella stessa modalita` prevista per l'esperimento finale. In questa configurazione quindi il fascio sara' circa collineare con l'asse del cilindro instrumentato. Per la stima del segnale e dei fondi si utilizzeranno calcoli analitici e una simulazione GEANT4 del rivelatore tenendo conto della composizione del fascio, la geometria e la cinematica. Sara' possibile analizzare per la prima volta i dati raccolti in questa configurazione al CERN-PS ad Agosto 2024 con un'accettanza geometrica triplicata rispetto ai test precedenti ed una statistica molto piu' elevata (circa 8 ore di presa dati).
2024
Meson decays in the ENUBET demonstrator in the CERN-PS 2024 run
ENUBET
neutrino
dimostratore
decadimenti
mesoni
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/84639