NuWro jest generatorem oddziaływań neutrin. Jest to generator typu Monte Carlo. NuWroc jest rozwijany na Uniwersytecie Wrocławskim od około 2005 roku. Jest używany przez kilka grup doświadczalnych badających oscylacje neutrin, a także przez teoretyków.
W obszarze energii 1 GeV zdecydowana większość oddziaływań zachodzi na jądrach atomowych. Z tego powodu zderzenia neutrin z elektronami były wcześniej ignorowane.
W artykule autorów D. Zhuridov, J.T. Sobczyk, C. Juszczak i K. Niewczas pt. „Monte Carlo event generation of neutrino–electron scattering” opublikowanym w czasopiśmie J.Phys.G 48 (2021) 5, 055002, dyskutowany tam nowy tryb oddziaływania został włączony do generatora NuWro. Autorzy zilustrowali działanie nowej funkcjonalności na kilku fizycznych przykładach. Główny przykład dotyczy eksperymentu Tokai to Kamioka (T2K), w którym neutrina są produkowane w źródle akceleratora w Tokai i wykrywane w oddalonym o 295 km obserwatorium Super-Kamiokande. Podczas lotu neutrina oscylują – okresowo zmieniają swój smak (ang. flavour) dzięki kwantowo-mechanicznemu mieszaniu między ich stanami. Większość neutrin to neutrina mionowe i tylko niewielka ich część oscyluje w neutrina elektronowe. Ważne jest, aby dokładnie wiedzieć, ile zdarzeń neutrin elektronowych w Super-Kamiokande powstaje w wyniku oscylacji.
Na ilustracji 1 pokazany jest strumień neutrin w detektorze SuperKamiokande z pominięciem i z uwzględnieniem oscylacji. Na ilustracji 2 pokazana jest predykcja NuWro dla sygnału zdarzeń elektronowych mierzonych na detektorze Super-Kamiokande. Udział sygnału ze zderzeń neutrino-jądra pokazano na żółto, a udziały ze zderzeń neutrino-elektron (dla neutrin kilku typów i antyneutrin) oznaczono innymi kolorami.
Oddziaływania neutrino-elektron przyczyniają się do powstania tła, które zakłóca dokładne badania oscylacji neutrin w eksperymencie T2K. Ogólna liczba zdarzeń neutrino-elektronowych jest bardzo mała, ale odkryliśmy, że zdarzenia tła powstające w wyniku tych oddziaływań zajmują przeważnie odrębny obszar przestrzeni parametrów i można je łatwo oddzielić. Powinno to pomóc w poprawie precyzji pomiaru oscylacji neutrin przy zbieraniu większych statystyk zderzeń neutrin.
Ilustracja 1. |
Ilustracja 2. |
English version:
NuWro is a Monte Carlo generator of neutrino interactions. It has been developed at the University of Wrocław since approximately 2005. It is used by several neutrino oscillation experimental groups and also by theorists. In the 1 GeV energy region the vast majority of interactions occur on atomic nuclei. For this reason, collisions of neutrinos with electrons were previously ignored.
In the paper D. Zhuridov, J.T. Sobczyk, C. Juszczak, and K. Niewczas Monte Carlo event generation of neutrino–electron scattering published in J.Phys.G 48 (2021) 5, 055002 the new interaction mode was included in the NuWro generator. We illustrated the performance of the new functionality on few physical examples. The main example is related to Tokai to Kamioka (T2K) experiment, in which neutrinos are produced in the accelerator source in Tokai and detected at the Super-Kamiokande observatory located 295 km away. During their flight neutrinos oscillate – periodically change their flavour due to the quantum mechanical mixing among their states. Most of the neutrinos are muon neutrinos and only a small fraction of them oscillates into electron neutrinos. It is important to know exactly how many electron neutrino events at Super-Kamiokande arise due to oscillations.
The neutrino-electron interactions contribute to the background that disturbs accurate investigations of the neutrino oscillations in the T2K experiment. The overall number of neutrino-electron events is very small but we discovered that the background events arising from these interactions occupy mostly a distinct region of the parameter space and can be easily separated out. This should help to improve the precision of measuring the neutrino oscillations when larger statistics of neutrino collision events will be collected.
Illustrations
1) The flux of neutrinos at SuperKamiokande detector neglecting and taking into account oscillations.
2) NuWro prediction for the signal of electron events measured at Super-Kamiokande detector. The signal contribution from neutrino-nuclei collisions is shown in yellow, and the contributions from neutrino-electron collisions (for neutrinos of several types and antineutrinos) are denoted by other colors.
Dodała: Joanna Molenda-Żakowicz
Pełnomocnik Dziekana ds. promocji wydziału i kontaktów w mediami
