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Evaluación e impacto del fondo en la medida del ángulo de mezcla θ₁₃ en el experimento Double Chooz

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López Castaño, José Mariano (2018) Evaluación e impacto del fondo en la medida del ángulo de mezcla θ₁₃ en el experimento Double Chooz. [Thesis]

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Abstract

En el marco actual de la física de partículas en que sabemos que los neutrinos tienen masa, los neutrinos se describen utilizando la base de autoestados de sabor y/o la base de autoestados de masa. Estas bases son diferentes y se relacionan por cuatro parámetros, uno de los cuales es el ángulo de mezcla θ₁₃ (los otros tres corresponden a los ángulos de mezcla θ12 y θ23 y a la fase de violación CP δCP ). Para determinar estos parámetros, se utiliza el fenómeno de la oscilación de los neutrinos en que se manifiesta la diferencia entre las bases. La primera indicación de un valor no nulo de θ13 fue llevada a cabo por Double Chooz en 2011[1], a continuación también Daya Bay y RENO publicaron sendas medidas de θ13. La principal dificultad de esta medida es tener que determinar un ángulo con una magnitud pequeña, a diferencia de θ12 y θ23 que habían sido determinados previamente. La medida de θ13 ha permitido comenzar el desarrollo de experimentos para la medida de la violación CP, que solo podía ser observada por el fenómeno de la oscilación si los tres ángulos de mezcla θ12, θ23 y θ13 eran distintos de 0. El experimento Double Chooz mide θ13 a partir de la desaparición de antineutrinos electrónicos (νe) emitidos por los reactores nucleares de la central nuclear de Chooz (Francia). Los antineutrinos se observan mediante la coincidencia temporal de la aniquiliación del positrón y la captura del neutrón, las partículas que se producen en la desintegración beta inversa, νe +p → e+ + n. Los detectores de Double Chooz han sido diseñados para amplificar la señal de los antineutrinos electrónicos manteniendo un nivel bajo de fondo. Se trata de dos detectores idénticos, uno de los cuales se sitúa cerca de los reactores (∼ 400 m) para reducir la incertidumbre en la cantidad de antineutrinos generados, y el otro, lejos (∼ 1050 m), para observar la desaparición. Ambos son calorímetros de centelleo orgánico líquido. Los detectores se construyeron de forma escalonada. El detector lejano terminó de construirse en abril de 2011 y el cercano a finales de 2014. Se dispone de 489.51 días de datos tomados solo con el detector lejano entre abril de 2011 y enero de 2013. A partir de estos datos se ha análizado el fenómeno de oscilación, encontrando un valor de θ13 distinto de 0. Este análisis es el descrito en la tesis. Desde 2015 se han estado tomando datos con los dos detectores. En la presente tesis se muestra el análisis preliminar de los primeros 200 días de datos con los dos detectores...

Resumen (otros idiomas)

In the last two decades, several neutrino oscillation experiments have demostrated that neutrinos are massive particles. The neutrino oscillation data can be described within the three neutrino mixing paradigm, in which the flavor eigenstates are connected to the mass eigenstates through the PMNS mixing matrix. The neutrino oscillation probability is represented by a function of the square neutrino mass differences (Δm122 ,Δm232 ) and the PMNS matrix parameters (θ12, θ13, θ23, δCP ), which are determined by the neutrino oscillation experiments. The reactor antineutrino oscillation experiment Double Chooz presented an indication of the reactor antineutrino disappearance[1], which means a non-zero θ13, for first time in 2011, as Daya Bay and RENO did short time later. A non-zero θ13 value has a critical implication in the current searches for neutrino CP-violation and the determination of δCP , which is now possible by neutrino oscillation experiments. The Double Chooz reactor neutrino experiment aims to measure sin2 (2θ13) based on the observation of a deficit in the electron antineutrino flux at a distance about of 1 km from the two reactors (8.54 GWth) in France. The antineutrinos are detected through inverse beta decay (IBD): νe +p → e+ + n, which signature is a coincidence of a prompt positron signal followed by a delayed neutron capture. The so-called far detector, operational since April 2011, is placed in a laboratory close to the maximal oscillation distance. A second identical detector (near detector) is located about 400 m away from the reactor cores and starts taking data in December 2014. The Double Chooz detector design is optimized to reduce backgrounds. The Double Chooz experiment has presented improved measurements of the neutrino mixing angle θ13 using the 489 days of data collected by the far detector before February 2013. From the analysis of these data, θ13 is measured to be a nonzero value within 3.1σ, as it will be shown in the present thesis. Both detectors, far and near, have been taking data since 2015. The preliminary analysis of 200 days with the multidetector configuration is also shown in this thesis...

Item Type:Thesis
Additional Information:

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear, leída el 01/12/2017

Directors:
DirectorsDirector email
Palomares Espiga, Carmen
Uncontrolled Keywords:Física nuclear, Experimento Double Chooz, Impacto de los fondos en la medida de θ₁₃
Palabras clave (otros idiomas):Nuclear physics, Double Chooz experiment, Background impact in the θ₁₃ measurement
Subjects:Sciences > Physics > Nuclear physics
ID Code:47568
Deposited On:16 May 2018 11:37
Last Modified:10 Dec 2018 14:57

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