30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs1  Les oscillations de neutrinos  Le faisceau de neutrinos CNGS  L’expérience OPERA : motivations et principe.

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1 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs1  Les oscillations de neutrinos  Le faisceau de neutrinos CNGS  L’expérience OPERA : motivations et principe  Canal de désintégration hadronique du lepton  Première analyse du canal   3 hadrons dans l’expérience OPERA Murièle LAVY directeur de thèse : Dominique DUCHESNEAU

2 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs2 Les oscillations de neutrinos Si les neutrinos ont une masse, les états propres électrofaibles ( e, ,  ) se décomposent sur une base d’états propres de masse ( 1,2,3 ) U  j est la matrice de mélange probabilité d ’oscillation    2 paramètres : sin 2 2 , angle  de mélange entre 2 saveurs  m 2, différence des 2 masses au carré

3 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs3 Les oscillations de neutrinos  Neutrinos solaires : SNO,GALLEX...  déficit de neutrinos e SNO : évidence du changement de saveur Kamland (réacteur) confirme disparition, compatible avec oscillation  Neutrinos atmosphériques : Super-Kamiokande, Soudan2, Macro  disparition de neutrinos  Confirmation avec les expériences «long baseline» : Opera, Minos pas d’oscillations oscillation    meilleur ajustement aux données     m 23 2 et  23 N   N       

4 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs4 faisceau de neutrinos  part du CERN vers le Gran Sasso (732 km) Pour observer l’apparition de neutrinos  Faisceau prêt en juin 2006 = 18 GeV Intensité possible * : 6,7.10 19 protons sur cible Le faisceau de neutrinos CNGS * : à l’étude actuellement Nombre d’évènements attendus dans le détecteur OPERA pour 1 an  CC ~ 36  CC ~ 8000 (  m 2 = 2.4  10 -3 eV 2 )

5 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs5 La montagne protège des rayons cosmiques OPERA 1400 m  3800 m d’eau Gran Sasso est un laboratoire souterrain (120 km de Rome) ICARUS Le faisceau de neutrinos CNGS

6 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs6 Objectif : mise en évidence des oscillations    Principe : observation de la désintégration du  granularité : ~  m e  ,e,    p,n, ,K...  avec des émulsions photographiques cible : 1,8 ktonnes L’expérience OPERA brique (56 Pb/Em. “cells”) 8 cm (10X 0 )

7 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs7 Performances du détecteur OPERA Désintégrations charmées  à grand angle de diffusion re-interactions de hadrons  -     - BR=17.5%  -   e e - BR=17.5%  -   h - BR= 50 % 95 % de CL et 5 ans de données Bruit de fond :

8 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs8   Bruit de fond principal provient des particules charmées produites dans les interactions  CC. Topologie très similaire Canal de désintégration   3 hadrons  -- c Signal :  -  h - h + h -  BR(  3h) = 15%   D +, D + s  + c = 3.3% des interactions  courant chargé = 264 évènements par an  95% des muons avec p  > 1 GeV sont détectés

9 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs9 Coupure 1 :  prongtot > 0.02 rad Critère cinématique  3 hadrons  /charm  prongtot

10 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs10  Efficacité  = 13%  Pureté  = 59% # évènements attendus dans le détecteur OPERA pour 5 ans D+D+ Ds+Ds+ c+c+  charm Signal+fond DIS events   3h  3h  c charm CC Purity N prong > 2+95%  +long decay 30% 8 2.4% 10.5 47% +  prongtot > 0.2 rad 24% 6.5 1.6% 7 48% +p prongtransv > 0.3 GeV 20% 5.5 1.1% 4.5 53% + E prongtot > 7 GeV 13% 3.5 0.6% 2.5 59% 53% 7% Résultats de l’analyse cinématique coupures séquentielles 40% Énergie totale Bruit de fond

11 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs11 Analyse préliminaire du canal  3h avec la méthode du rapport de vraisemblance 4 variables utilisées :  Angle total  Impulsion transverse totale  Énergie totale  Énergie totale de la gerbe hadronique des particules issues de la désintégration des particules charmées ou du tau

12 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs12 charm  h purity efficiency Cut 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9  29 29 24 14 2  45 47 54 64 79 R R  résultats améliorés :  Améliorations : plus de variables et ajustements 4 variables utilisées pour construire un rapport de « likelihood » : Résultats préliminaires avec la méthode du rapport de vraisemblance

13 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs13 Conclusions Outils d’analyse Simulation du détecteur sous-détecteur : briques  Reconstruction de variables cinématiques MCS (  voir proceeding) Reconstruction de gerbes (à venir) Analyse du canal de désintégration hadronique  hhh Bruit de fond pour ce canal Extraction du signal (en cours) Performance de ce canal,calcul de sensitivité Y-Z view X-Z view ++ -- -- K+K+ EM shower interaction    CC

14 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs14  /charm Critère cinématique  3 hadrons (2) Coupure 2 : p prongtransv > 0.3 GeV

15 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs15 coupure 3: E prong > 7 GeV  /charm Critère cinématique  3 hadrons (3)

16 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs16 charm  h purity efficiency Cut 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9  29 29 23 13 0.8  45 45 52 64 76 R R  résultats plus convaincants :  Améliorations : plus de variables et ajustements 3 variables utilisées pour construire un rapport de « likelihood » : Résultats préliminaires avec la méthode du maximum de vraisemblance

17 30 nov-5 déc 2003Journées Jeunes Chercheurs17 Le vertex de l’interaction neutrino est généré de manière aléatoire dans les plaques de plomb zz  charm dz  z = distance en z entre le premier et le deuxième vertex dz = distance entre le premier vertex et le film d’émulsion “long decays”   z - dz > 300 microns  (charm)=  Qu’est-ce que « désintégration longue » dans OPERA ?