Mesures des interactions neutrino-nucleus avec le T2K Near Detector Upgrade et leur impact sur les mesures de précision avec Hyper-Kamiokande

Neutrino-nucleus interactions measurements with the T2K Near Detector upgrade and their impact on the precision measurements with Hyper-Kamiokande

• Auteur / Autrice : Alejandro Nicolás GACIñO OLMEDO
• Direction : Claudio Giganti
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Energies

Mots clés

Mots clés libres

Neutrino-nucleus interaction

Data Analysis

ND280 upgrade

Résumé

Le groupe LPNHE-Neutrino participe à l'expérience T2K sur l'oscillation des neutrinos, une expérience d'oscillation de neutrinos à longue distance au Japon. T2K a été la première expérience à détecter les oscillations de neutrinos en mode d'apparition et a récemment publié les premiers indices de violation de CP dans le secteur leptonique. Dans les mesures des paramètres d'oscillations, une des incertitudes dominants est liée a la modélisation des section efficaces d'interaction des neutrinos. Dans T2K, ces incertitudes sont réduites grace a un détecteur proche magnétisé polyvalent, ND280, capable de sélectionner des échantillons d'interactions de neutrinos et d'anti-neutrinos. Ce détecteur a été mise a niveau en 2023 et vient de commencer la prise des données a J-PARC. La mise à niveau de ND280 permettra de reconstruire avec une meilleure efficacité les muons produits dans les interactions avec les neutrinos et la partie hadronique de l'interaction, de réduire considérablement le seuil d'impulsion pour la reconstruction des protons, pions et des neutrons. Dans le cadre de son travail de doctorat, l'étudiant utilisera les données de ND280-Upgrade pour mieux modéliser les processus nucléaires en cours lorsque les neutrinos interagissent avec les noyaux. La modélisation de ces interactions sera cruciale non seulement pour atteindre les objectifs de physique de la phase II de T2K, mais aussi pour la prochaine génération d'expériences d'oscillation de neutrinos à longue base, Hyper-K, qui devrait commencer à prendre des données en 2027. Selon ses intérêts, le candidat pourras utiliser ces données pour réduire les systématiques dans les analyses d'oscillations de T2K, participer aux analyses combinés T2K/SK, ou mesurer des section efficaces des neutrinos ou des antineutrinos dans ND280.

The LPNHE neutrino group participates to the T2K neutrino oscillation experiment, a long-baseline neutrino oscillation experiment in Japan. T2K was the first experiment to detect neutrino oscillations in appearance mode and recently published first hints of CP violation in the leptonic sector. One of the main uncertainties in the measurement of oscillation parameters is due to the modeling of neutrino interaction cross sections. In T2K, these uncertainties are reduced by a multi-purpose magnetized detector, ND280, capable of selecting samples of neutrino neutrino and anti-neutrino interactions. Such detector has been upgraded in 2023 and is now starting the data taking. The upgrade ND280 will enable more efficient reconstruction of muons muons produced in interactions with neutrinos and the hadronic and the hadronic part of the interaction, considerably reducing the threshold for reconstruction of protons, pions and neutrons. As part of his PhD, the student will use data from ND280-Upgrade to better model the nuclear processes underway when neutrinos interact with nuclei. Modeling these interactions will be crucial not only for achieving the physics objectives of T2K phase II, but also for the next generation of generation of long-baseline neutrino oscillation experiments, Hyper-K, which is expected to start taking data in 2027. Depending on the candidate's interests, these data could be used to reduce systematics in T2K oscillation analyses, participate in combined T2K/SK analyses, or measure neutrino or antineutrino cross sections in ND280.