Wprowadzenie
Neutrina - słabo oddziałujące i najlżejsze cząstki elementarne, jakie do tej pory odkryto - są równocześnie jednymi z najbardziej tajemniczych i niezbadanych cegiełek materii. Niezwykle trudno je wykryć ze względu na bardzo niski przekrój czynny na oddziaływanie z materią. Zostały odkryte w 1956 roku przez dwóch amerykańskich naukowców F. Reinesa i C. Cowana, chociaż już 26 lat wcześniej W. Pauli przewidział ich istnienie. Od wielu lat fizycy badają właściwości neutrin przy użyciu najnowocześniejszych technologii wielkich detektorów w takich eksperymentach jak Super-Kamiokande, SNO czy K2K.
Ekperyment MINOS został zaprojektowany i zbudowany do badań oscylacji neutrin mionowych, produkowanych w akceleratorach ośrodka FermiLab w Stanach Zjednoczonych. Jest to eksperyment z tzw. długą bazą posiadający dwa detektory: bliski (w FermiLabie) oraz daleki (w Soudanie). Mają one bliźniaczo podobną budowę typu kalorymetrycznego, w których główną rolę odgrywa naprzemienne ułożenie stali i scyntylatora. W eksperymencie tym analizuje się neutrina powstałe w wyniku oddziaływania wysokoenergetycznych protonów z materiałem tarczy, a także neutrina atmosferyczne i miony z promieniowania kosmicznego. MINOS od 2005 roku zajmuje się wyznaczaniem parametrów oscylacji tych nienaładowanych leptonów na kilkusetkilometrowej drodze między oboma detektorami. Produkty oddziaływań neutrin z materią detektora są źródłem sygnału optycznego, który następnie jest przesyłany światłowodami, przetwarzany przez specjalistyczną aparaturę i interpretowany przez system informatyczny.
Umiejętność odróżnienia od jakiego typu neutrina pochodzi zarejestrowany sygnał oraz jakiego typu zaszło oddziaływanie: czy jest to oddziaływanie z wymianą prądów naładowanych (CC) czy prądów nienaładowanych (NC), jest zasadniczą częścią analizy oscylacyjnej w MINOS'ie. Oba rodzaje oddziaływań różnią się przede wszystkim produktami po zajściu oddziaływania: w pierwszym przypadku widoczny jest naładowany lepton (najczęściej mion) i kaskada hadronowa, natomiast w drugim przypadku widoczna jest jedynie sama kaskada.
Istnieje wiele metod odróżnienia wspomnianych typów oddziaływań. W poniższej pracy przeanalizowano użycie dwóch z nich: metody cięć i metody wieloparametrycznej opartej o algorytm Range Searching do selekcji oddziaływań CC i NC. Porównując obie metody przebadano kilkadziesiąt tysięcy wysymulowanych przypadków Monte Carlo oddziaływań neutrin z materią dalekiego detektora. Do analizy użyto oprogramowania napisanego w środowisku root.
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.