"Física de Neutrinos"
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(2) 2. Clase IV Neutrinos de fuentes astrofísicas Anomalías y neutrinos estériles. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(3) Neutrinos de Supernovas Supernova: Final del proceso de evolución estelar para estrellas masivas (M>510 MSol). (Tipo II) Explosión gigantesca libera E~1053 erg (~99% son neutrinos y 1% luz) Núcleo estelar estrella de neutrones ó agujero negro Neutrinos escapan ~1 hr antes que fotones del medio (interactúan débilmente). SN1987A: Observada 23/Feb/1987, en la Gran Nube de Magallanes (D~168,000 añosluz) 3 detectores de neutrinos contaron eventos de esta supernova: Kamiokande II (Japón): 11 eventos IMB (EE.UU.): 8 eventos Baksan (Rusia): 5 eventos Todos ocurrentes en un intervalo de ~10a 12 segundos aprox. 4 hrs antes que la señal luminosa. Distribución angular y energía (E~10 MeV) antineutrinos del electrón.. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 . 3.
(4) Supernova 1987A y neutrinos masivos Velocidad de masivo: Dos eventos cualesquiera tienen:. Tomemos dos eventos de SK: . Para este par de eventos: Suponiendo que . Análisis más cuidadosos dan límites en el rango de 20 – 30 eV. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 . 4.
(5) 5. Neutrinos UltraEnergéticos (UHE's) (>PeV) CB. Energías superiores a las de neutrinos atmosféricos ● Rayos cósmicos de UHE “garantizan” 's de UHE. ● Esperados de una variedad de fuentes, ej.: AGN's. GRB's, corte GZK ●. Neutrinos cosmogénicos: Origen en interac's de rayos cósmicos con 's del CMB. Producidos por el mecanismo GZK (GreisenZatsepinKuzimnin)( E ~ 10810 GeV ).. Alexis A. Aguilar Arévalo XV Mexican School on Particles and Fields Sep 11, 2012 Puebla, México 5 Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(6) 6. Regiones del cielo observables con telescopios de Neutrinos IceCube (Polo Sur). ANTARES (43° Norte). Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(7) 7. IceCube/DeepCore. DOM. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(8) 8. IceCube/DeepCore, atmosféricos Arreglo interno de 8 cuerdas dentro de IceCube ● Espaciadas cada 72 m (vs 125 m en IceCube). ● Cuerdas instrumentadas con 60 DOM's de alta eficiencia. ● Permite detectar 's de menores energías (10 – 500 GeV) ● Tomando datos desde junio de 2012 ●. IceCube. DOM Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(9) 9. IceCube/DeepCore, atmosféricos con IC79 Muestra de Bajas energías. Muestra de Altas energías. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(10) 10. Método de detección, IceCUBE. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(11) 11. Método de detección, IceCUBE. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(12) 12. IceCube, búsqueda de UHE's (datos 20102012). Búsqueda de 20102012 (672.7 días).. ●. Observa 2 eventos de alto número de PE. Energía estimada de 1 – 10 PeV. ●. Modelos predicen entre 2 y 4 eventos.. ●. No indicación de que son ruido instrumental.. ●. Pueden ser: neutrinos cosmogénicos neutrinos atmosféricos convencionales neutrinos atmosféricos noconvencionales (prompt) ●. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(13) 13. IceCube, búsqueda de UHE's (datos 20102012) 20102011 (79 cuerdas) + 20112012 (86 cuerdas) 2 eventos / 672.7 días – ruido esperado (atm. + atm. Convencionales) 0.14 eventos Probabilidad de fluctiación: p=0.0094 (2.36 ). A. Ishihara, Neutrino 2012 Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(14) 14. ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abys RESearch) Telescopio de neutrinos bajo el mar en el hemisferio norte. ● Costas del Mediterráneo (Toulon, Francia) ● 10,000 m2 de superficie ● 20 MTon de volumen instrumentado ●. Direccionalidad: Areglo de centelladores en barco. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(15) 15. ANTARES, oscilaciones de neutrinos atmosféricos. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(16) 16. ANTARES, búsqueda de fuentes puntuales (20072010) Mapa del cielo en coordenadas ecuatoriales (3058 candidatos). Cúmulo más significativo. Significancia: 2.2 . Resultados compatibles con el ruido esperado Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(17) 17. Anomalías y neutrinos estériles. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(18) 18. Neutrinos estériles Los estados. ligeros, son llamados neutrinos estériles. “estéril” no tiene interacciones en el Modelo Estándar Los neutrinos activos . pueden oscilar a neutrinos estériles.. Pueden detectarse a través de:. Desaparición de neutrinos activos ● Evidencia indirecta a través de ajustes de datos globales ●. Mezcla con neutrinos activos En principio, puede haber tantos como uno quiera (N 3) activos. estériles. Base de sabor Base de masas Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(19) 19. Número de especies ligeras de neutrinos LEP: Decaimientos invisibles: En el ME puede calcularse la anchura parcial: para un ligero Decaimiento a estados finales invisibles:. Experimentalmente se mide la anchura invisible:. . Ajuste del MS a datos del LEP:. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(20) Anomalías y neutrinos estériles Mayoría de experimentos consistentes con 2 m2's: m212 ~105 eV2, y m213~103 eV2 ● Oscilaciones con un m2 distinto indicaría la existencia de más de 3 neutrinos. ● LEP encuentra 3 neutrinos activos los nuevos estados deben ser estériles. ●. 3 neutrinos 2 m2 's diff.. 4 neutrinos 3 m2 's diff.. Esquema estándar (NH) Modelo 3+1 Existen indicaciones de un posible m2~1 eV2, todas a distancias cortas, pero hay tensión con otros datos. Tal vez ... ¿más de 1 estéril? ¿3+N? Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(21) Anomalías y neutrinos estériles. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 . 21.
(22) 22. Probabilidades de oscilación efectivas SBL, 3+1 Si existe una nueva escala podemos escoger L/E tale que , . En experimentos SBL (ej. Bugey, LSND, MiniBooNE), las probabilidades son:. Desaparición de : Desaparición de : Conversión : Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(23) Anomalías más allá de mezcla en 3 neutrinos: LSND [LSND, PRL 75, 2650 (1995); PRC 54, 2685 (1996) ; PRL 77, 3082 (1996); PRD 64, 112007 (2001)]. Señal con significancia de ~3.8 . Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(24) Anomalías: MiniBooNE neutrinos. [PRL 98 231801 (2007); PRL 102, 101802 (2009); PRL, 110, 161801 (2013)]. [MiniBooNE, PRL. 110,161801 (2013), arXiv:1207.4809]. Exceso a bajas energías Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(25) Anomalías: MiniBooNE antineutrinos. [PRL 103,111801 (2009); PRL 105, 181801 (2010), PRL, 110, 161801 (2013)]. [MiniBooNE, PRL. 110,161801 (2013), arXiv:1207.4809]. L/E similar pero diferente L y E oscilaciones! Consistente con señal de oscilaciones de LSND! Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(26) Anomalía de Reactores Nucleares Viejos flujos de e de reactores. [Mention et al, PRD 83, 073006 (2011), arXiv:1101.2755]. Nuevos flujos de e de reactores [Mueller et al, PRC 83, 054615 (2011), arXiv:1101.2663]. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(27) Anomalía de Reactores Nucleares La anomalía de reactores es consistente con oscilaciones de 3+N Neutrinos, pero hay tensión con otros datos.. [D. Lhuiller @ Neutrino 2012, G. Mention et al., Phys.Rev.D 83, 073006 (2011) ]. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(28) Anomalía del Galio Experimentos con fuentes radioactivas en detectores de Galio Tests de detectores de neutrinos solares GALLEX (Cr1, Cr2) y SAGE (Cr, Ar) Fuentes de : Proceso de detección:. [SAGE, PRC 73 (2006) 045805, nuclex/0512041]. [Giunti, Laveder, PRC 83 (2011) 065504, arXiv:1006.3244]. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(29) Algunos experimentos futuros. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(30) NOvA (NuMI OffAxis). 15.6 m. Calorímetros segmentados (trazas). 4.1 m. Con e y e . Medir 13 usando aparición de e. ●. Determinar la jerarquía de masas de ● Buscar violación de CP con ● Determinar si es >, <, ó = a /4 23 ●. Far detector 14 mrad off the NuMI beam axis. Con y Medida de precisión de los parámetros atmosféricos 23 ,|m2atm| ●. Inició pruebas en Mayo de 2013, haz NuMI subirá potencia a 700 kW en ~6 meses.. R.Patterson, Neutrino 2012. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(31) Principio de medición de NOvA NovA medirá:. y Estas dependen de diferentes maneras de la fase de CP y de sign( m2) A possible measurement outcome. Si ~3/2, y 23>45° la medición podría excluir los escenarios de jerarquía invertida a >2 R.Patterson, Neutrino 2012 Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(32) Determinando jerarquía de masas y la fase Podría lograrse comparando las probabilidades de oscilación de neutrinos y antineutrinos con el efecto de la materia Terrestre a lo largo de muy grandes distancias: P( e) vs P( e ) Requiere: Haz muy intenso (potencia de ~MegaWatts) ● Detectores masivos (depende del tipo elegido) 20 kton LarTPC, ó Algunos 100's de kton Cherenkov de agua ● Baseline muy grande(>1500 km) ● Varios años de toma de datos (510 yr) ●. Podría alcanzar mayor sensibilidad que T2K+NOvA combinados. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(33) Oscilaciones con fuentes de decaimiento en reposo (DAR) Fuente DAR intensa cerca de gran detector sensibilidad a oscilaciones ● Con fuente localizada (<25 cm) con E ~2050 MeV, se podrían observar oscilaciones con m2~1 eV2 dentro del volumen del detector. ● Tecnologías: Cherenkov de agua, Argon Líquido, o Líquido Centellador ●. Ejemplo: LENA (Low Energy Neutrino Astrophysics). LENA. m2 (eV2). Fuente de e's intensa (MegaCurie): desaparición de e Fuente de 's frenados (ej. ciclotrón): aparición e . 50 kton de Líquido Centellador.. ●. Localidad profunda (4000 m.w.e.). ●. Correr 1yr con fuente de 10 kW en detector de 5 kt for covertura a 5 de la región de MiniBooNE/LSND. ●. [Argawalla, et al. JHEP 1112, 085 (2012)]. sin22e. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(34) MicroBooNE (under construction) 170 ton LArTPC to explore the MiniBooNE excess. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(35) 35. Experimentos futuros, SuperBeams Super Beams:. Producción convencional de neutrinos. Tres propuestas concretas existentes (listas en >10 yr) HyperK: Japón. LBNE: EEUU. Haz: p de 750 MW, Haz: p de 800 MW, Detector: 560 kTon, Cherenkov H2O Detector: 35 kTon, LAr, FermilabHomestake (1,300 km) TokaiKamioka (295 km). LBNO: Europa. Haz: de p de 800 MW, Detector: 20100 kTon, LAr, CERNPyhäsalmi (2,300 km). Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(36) Experimentos futuros, BetaBeams, Neutrino Factories Beta Beams: Producción de neutrinos por decaimiento de iones radioactivos acelerados. Ej.: . Neutrino Factory: Producción de neutrinos por decaimiento de muones acelerados.. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 . 36.
(37) 37. Extras. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(38) 38. Experimentos “fuera del eje”, T2K y NOvA T Kajita, Taup 2009. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 .
(39) Experimentos “fuera del eje”, T2K y NOvA haces enfocados con cuernos magnéticos 's a un ángulo respecto al eje. Espectro de E pseudomonocromático menor flujo, pero menor bkgd. NuMIMiniBooNE: 1er ejemplo arXiv:0809.2447 T2K NOvA. Alexis A. Aguilar Arévalo "Física de Neutrinos" VIII Escuela de Física Fundamental Hermosillo, Sonora, 59 Agosto, 2013 . 39.
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