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Roda, Marco (2016) Study of multiple vertices neutrino interactions in the OPERA experiment. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

OPERA is a long baseline neutrino experiment designed for tau neutrino searches in
an almost pure muon neutrino beam. The detection is performed on an event-by-event
basis which is possible thanks to the high spatial resolution of the detector.
In fact, the set-up is able to observe very short decaying particles produced
in neutrino interactions, such as tau or charmed particles. In particular, the
experiment searches for events with one secondary vertex within 1 mm from
the primary one.
An event was recorded with an unexpected topology: instead of one
secondary vertex it has two. Such an event was completely unexpected and
a totally new analysis was required in order to understand its nature. The
possibilities taken into account include most of the combinations of tau,
charmed particle and hadron re-interaction within the lead.
The new software, based on GEANT4, was set-up and successfully tested
using a dedicated OPERA test beam. Thus, an ad hoc Monte Carlo generation
was prepared in order to describe the properties of such a rare observation.
Finally, a sample having the interesting topology was obtained and a blind
procedure for the event identification could be developed.
The event turned out to be very likely an tau neutrino interaction with charm
production with a significance close to 3.5 sigma.

Abstract (italiano)

OPERA è un esperimento per lo studio di neutrini da fascio progettato per
ricerca di neutrini del tau in un fascio quasi puro di neutrini muonici. La ricerca è basata su un’analisi
evento per evento che è resa possibile dall’elevata risoluzione spaziale del
rivelatore. Infatti, l’apparato è in grado di osservare particelle emesse durante
un’interazione di neutrino che decadono entro brevi distanze. In particolare,
l’esperimento ricerca eventi che presentano vertici secondari entro circa un
millimetro dal vertice primario di interazione.
Un evento interessante è stato osservato con una topologia inaspettata:
invece un solo vertice secondario ne sono stati osservati due. Questo tipo
di eventi era completamente inaspettato e una nuova analisi era necessaria
per capire la natura dell’evento. Le possibilità considerate includono quasi
tutte le combinazioni di tau, particelle charmate e reinterazioni adroniche nel
piombo.
Un nuovo algoritmo di simulazione, basato su GEANT4, è stato sviluppato
e testato con successo usando i dati di uno dei test beam di OPERA. Quindi,
una nuova produzione Monte Carlo è stata preparata per poter descrivere le
proprietà di questo raro fenomeno. Infine, è stata preparata un’analisi per
l’identificazione dell’evento osservato.
L’evento è risultato essere molto probabilmente un’interazione di neutrino del tau con
produzione di charm, con una significanza di quasi 3.5 sigma.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Bertolin, Alessandro
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 28 > Scuole 28 > FISICA
Data di deposito della tesi:31 Gennaio 2016
Anno di Pubblicazione:31 Gennaio 2016
Parole chiave (italiano / inglese):neutrini, esperimento OPERA, neutrino tau, charm / neutrinos, OPERA experiment, tau neutrino, charm
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 02 - Scienze fisiche > FIS/04 Fisica nucleare e subnucleare
Area 02 - Scienze fisiche > FIS/01 Fisica sperimentale
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei"
Codice ID:9473
Depositato il:21 Ott 2016 16:44
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