2 février 2006Jérémy ARGYRIADES1 Etat des lieux des analyses d’oscillation de l'expérience K2K.

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1 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES1 Etat des lieux des analyses d’oscillation de l'expérience K2K

2 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES2 PLAN Analyse officielle de disparition μ  µ Analyse officielle d’apparition μ  e Analyse originale d’apparition μ  e

3 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES3 L’expérience K2K Flux de 

4 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES4 L’expérience K2K

5 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES5 Analyse officielle de disparition μ  µ M. Haesegawa

6 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES6 Résultats (SK-I L/E + K2K) K2K SK Combiné Résultat combiné sin 2 2  m 2 [eV 2 ] Meilleur fit dans les valeurs phys. 1.00 2.49  10 -3 Région autorisée sur  m 2 à sin 2 2  2.16(-13%) ~ 2.83(+14%) [eV 2 ] (68%) 2.05(-18%) ~ 3.01(+21%) [eV 2 ] (90%) K2K SK Combiné

7 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES7 Analyse officielle de disparition μ  e S. Yamamoto

8 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES8 Coupures de sélection : vocabulaire JargonSignificationCoupure FCFV Fully Contained Fiducial Volume Particule contenu dans SK Distance à la paroi > 2m Single ringAnneau unique Likelihood de reconstruction du nombre d’anneau (dlfct) Electron likede type électronique Likelihood de reconstruction du type d’anneau (pattern & angle) E vis > 100 MeVd’énergie visible limitéeE vis > 100 MeV No decay-esans électron de désintégration aucun événement proche de moins de 30 µs Pi0 cut Discrimination du bruit  0 Coupure sur la masse reconstruite du  0

9 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES9 Evolution après chaque coupure ―K2K-1―  MCbeam e Data FCFV79.70.8055 Single ring49.970.4633 Electron like2.620.403 Evis > 100 MeV2.430.392 No decay-e1.880.341 Pi0 cut0.570.170 ―K2K-2―  MCbeam e Data FCFV76.20.8557 Single ring48.520.5134 Electron like3.170.445 Evis > 100 MeV2.890.445 No decay-e2.140.384 Pi0 cut0.730.211 Au total, #bdf attendu = 1,68 #bdf attendu = 1,68 #observé = 1 #observé = 1 Efficacité au signal ~30% S/√B ~ 0,3

10 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES10 Candidat : RUN: 21858 EVENT: 2240771 E  1 : 266.7MeV E  2 : 170.8MeV   : 22.5 deg. M  : 83.1MeV/c 2 e-like ring 2 gamma rings (POLFIT)

11 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES11 Limites supérieures K2K-I+II (#obs.=1) K2K-I(#obs.=0) K2K-2(#obs.=1) sin 2 2   e (90% CL) Limites supérieures sur sin 2 2   e (90% CL) 0.13@2.8e-3 0.13@2.8e-3 limite sensibilité

12 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES12 Analyse originale de disparition μ  e J. Argyriades

13 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES13 Coupures de sélection Un des bruits principaux qui résiste aux coupures de sélection est l’interaction à courant neutre   + nucl.    + nucl. +  0 En effet, le  0 se désintègre parfois en deux  orientés dans le référentiel du laboratoire dans la même direction : ils sont ainsi souvent pris pour un anneau unique. Produisant également des gerbes électromagnétiques, ils simulent ainsi un évènement de type électronique.

14 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES14 Pattern Vs dlfct : idée originale de discrimination du bruit de fond En réalité : Plus « e-like » Plus « anneau unique » Likelihood Pattern ID CCQE e oscillés  CUT Likelihood Ring Counting L’idée de cette coupure consiste à combiner la reconstruction du type de particule (Pattern ID) et la reconstruction du nombre d’anneau (Ring Counting). En effet, le signal de e est reconstruit comme un électron à anneau unique, tandis que les deux  du  0 (le bruit) doivent être mal reconstruits comme un électron à anneau unique.

15 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES15 Coupures de sélection PID Vs Ring Counting des e QE oscillés et des  0 Ces figures ont été obtenues à partir de la simulation MC de l’expérience. La droite correspond à la coupure optimale pour cet échantillon de données. Elle correspond à : Rng Cnt < a x Pattern + b. L’optimisation a été obtenue en faisant varier les paramètres a et b de cette droite, en cherchant à optimiser le rapport S/√B. e QE oscillés 00

16 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES16 Coupures de sélection Contamination après coupure: 10,8% +/- 0,4% (stat.) + 1,6% - 0,6% (syst.) coupureS/√Befficacité pid < 0 (e-like) 301x10 -3 58.5% + pattern < 0 & angle < 0 309x10 -3 51.9% + ring counting likelihood Vs pattern likelihood (dlfct<-0.6*pattern-7) 346x10 -3 39.6% Comb. Lin. des e QE oscillés et des  0

17 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES17 Coupures de sélection J’ai également mis à profit les différences entre les spectres en énergie des e issus de la contamination du faisceau (le bruit) et de ceux provenant d’une oscillation d’un  (le signal). En effet, le signal diminue plus rapidement que le bruit. De manière similaire à la coupure précédente, le rapport S/√B a été maximisé par MINUIT. Les bornes du domaine d’énergie ont été arrondis à [250 MeV; 2 GeV]. Energie (MeV) Spectre en énergie des e QE oscillés coupureS/√Befficacité ring Vs pat. lhd346x10 -3 39.6% énergie373x10 -3 37.7%

18 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES18 Evolution après chaque coupure K2K IK2K II détectés Au total, #bdf attendu = 2,17 #bdf attendu = 2,17 #observé = 2 #observé = 2 Efficacité au signal ~60% S/√B ~ 0,5

19 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES19 Recherche d'oscillation μ  e 09,213,316,619,622,525,413,328,435,845 sin² (2  13 )  13 (en °) (en eV²) En appliquant cette fonction de vraisemblance à tous les couples de paramètres, les contours d’exclusion peuvent être déterminés à différents niveaux de confiance (confident level ou CL) : par exemple, pour 2 paramètres estimés,  ² = 4,61 correspond à un niveau de confiance de 90%. Le contour à 90% de K2K est comparé à celui de l’expérience CHOOZ : bien que non prévue pour l’analyse d’apparition, K2K obtient des résultats se rapprochant de la meilleure limite actuelle.

20 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES20 En cas de mesure très précise de, le test d’hypothèse portant seulement sur sin² (2  13 ) sera plus contraignant : pour = 2,8.10 -3 eV² avec un seul paramètre libre,  ² 90% =2,71  sin² (2  13 ) <0,3 Recherche d'oscillation μ  e ²² sin² (2  13 )

21 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES21 Conclusion A 90% de niveau de confiance : Nouveau domaine de  m 2 23 : [ 2,05.10 -3 eV² ; 3,01.10 -3 eV² ] à sin 2 2  23 =1 Nouvelle limite supérieure sur  13 : sin 2 2   <0,26 à  m 2 23 =2,8.10 -3 eV 2. Les coupures de sélection sont rodées pour les futures données de T2K.

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23 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES23 Back-up : Fonctions de vraisemblance pour l’identification du type de particule Pour les anneaux uniques :

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25 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES25 K2K + SK L/E

26 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES26 Recherche d'oscillation μ  e Combien de neutrinos attendus à SK? Comment extrapoler de la KT à SK? Comment tenir compte des incertitudes sur le flux de neutrinos et les taux de misidentification? Comment sommer chaque domaine d’énergie et faciliter la maximisation de la fonction de vraimseblance ? Comment enfin introduire des paramètres libres représentant les erreurs systématiques de l’expérience? Quelle loi de probabilité peut décrire au mieux l'apparition de neutrinos électroniques ? Loi de Poisson : 

27 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES27 Recherche d'oscillation μ  e Energie (MeV) Spectre en énergie des e QE oscillés Afin que chaque domaine d’énergie influence de manière équiprobable la fonction de vraisemblance, ils ont été estimés par affinements successifs.Ainsi, deux critères ont été utilisés : 1.Critère de simplicité : les bornes des domaines sont arrondis aux centaines. 2.Critère d’équiprobabilité : chacun des 6 domaines a à peu près autant de chances R de présenter une oscillation   e.

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30 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES30 Reduction summary ―K2K-1―  MCbeam e signal CC e  m 2 =2.8E-3) Generated in FV(100%) FCFV74.6* (77.04%)0.80 (81.65%)(97.13%) Single ring46.32 (47.84%)0.46 (47.13%)(70.54%) Electron like ring2.63 (2.72%)0.40 (40.38%)(62.10%) Evis > 100 MeV2.46 (2.54%)0.39 (40.08%)(61.65%) No decay-e1.91 (1.98%)0.34 (34.57%)(54.62%) Pi0 cut0.58 (0.60%)0.17 (17.17%)(35.66%) * Normalized by Nsk

31 2 février 2006Jérémy ARGYRIADES31 Reduction summary ―K2K-2―  MCbeam e signal CC e  m 2 =2.8E-3) Generated in FV(100%) FCFV76.0* (77.04%)0.85 (82.88%)(98.22%) Single ring48.23 (49.44%)0.51 (49.75%)(71.79%) Electron like ring3.38 (3.47%)0.44 (43.58%)(65.73%) Evis > 100 MeV3.09 (3.17%)0.44 (43.21%)(65.30%) No decay-e2.32 (2.38%)0.38 (37.43%)(58.11%) Pi0 cut0.78 (0.80%)0.21 (20.35%)(40.89%) * Normalized by Nsk