高能中微子与原子核反应中的π介子产生

[背景] 中微子长基线精密时代实验（MINOS、NOvA、DUNE）均使用核靶，需要定量理解中微子与原子核的相互作用。在这些实验的能量下，π介子产生是主导的反应通道。[目的] 研究核效应对中微子诱导的π介子产生截面的影响，并将π介子产生的预测与可用数据进行比较。[方法] 使用吉森玻尔兹曼-乌伦贝克（Giessen Boltzmann--Uehling--Uhlenbeck, GiBUU）模型描述中微子-原子核反应中的所有非相干通道。[结果] 计算了MINER$\nu$A中微子和反中微子通量下带电与中性π介子产生的微分截面。通过数据与理论结果的比较获得了相干截面的估计。分析了所产生的$\Delta$共振的不变质量（$W$）分布。[结论] 末态相互作用对π介子动能谱有显著影响。MINER$\nu$A带电π介子产生数据与使用取自旧阿贡国家实验室实验的初等数据的计算结果相容。剩余差异可归因于相干产生；不存在相干贡献的反中微子诱导中性π介子产生数据被相当好地重现。相反，在较低能量下获取的MiniBooNE数据始终高于理论描述。$W$分布的分析表明，对该量进行实验截断会导致核靶的形状畸变。