DUNE 上的中微子三叉过程
高能物理 - 唯象学
2020-01-08 v2 高能物理 - 实验
摘要
DUNE 近探测器将收集到数量空前的中微子相互作用事例，从而允许对稀有过程（如中微子三叉产生，即通过中微子从重核散射生成轻子-反轻子对）进行精确测量。该过程的事件率是对超出标准模型的新物理中一个合理参数空间的有力探测。本文中，我们对 DUNE 近探测器对中微子三叉过程的灵敏度进行了详细研究。我们给出了标准模型截面及近探测器处相应事件率的最新预测，针对 nu_mu -> nu_mu mu^+ mu^-、nu_mu -> nu_mu e^+e^- 与 nu_mu -> nu_e e^+ mu^- 三叉相互作用（及相应反中微子模式），并讨论其不确定性。我们分析了所有相关本底，利用基于 Geant4 的 DUNE 近探测器液态氩 TPC 模拟（本文撰写时的官方 DUNE 模拟），并确定了一组筛选截断，可使 DUNE 近探测器在微中子与反微中子模式各运行约 3 年后，以约 25% 精度测量 nu_mu -> nu_mu mu^+ mu^- 截面。这将成为对三叉过程最精确的测量，超越此前 CCFR 合作组的测量。我们表明该测量对新物理高度敏感，特别地，我们发现带有规范化的 L_mu - L_tau 且能解释 (g-2)_mu 反常的模型参数空间几乎可被完全覆盖。作为副产品，一个用于生成中微子三叉事例的蒙特卡洛新工具已公开可用。
引用
@article{arxiv.1902.06765,
title = {Neutrino Tridents at DUNE},
author = {Wolfgang Altmannshofer and Stefania Gori and Justo Martin-Albo and Alexandre Sousa and Michael Wallbank},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.06765},
year = {2020}
}
备注
30 pages, 10 figures, C++ code for generating neutrino trident events