e e 0 Z corrente neutra leptonica corrente neutra leptonica urto urto e e , tra un neutrino , tra un neutrino del fascio un elettrone del fascio un elettrone della molecola di freon della molecola di freon il neutrino continua la sua il neutrino continua la sua strada leggermente deviato, strada leggermente deviato, ma invisibile ma invisibile l’elettrone appare l’elettrone appare improvvisamente dal nulla improvvisamente dal nulla spiraleggiando spiraleggiando si deve controllare che non si deve controllare che non ci siano muoni ci siano muoni correnti neutre adroniche correnti neutre adroniche urto urto p p , tra un neutrino , tra un neutrino del fascio un protone o un del fascio un protone o un neutrone della molecola di neutrone della molecola di freon freon cross-section 2000 volte cross-section 2000 volte maggiore del caso leptonico maggiore del caso leptonico dopo l’urto il protone molto dopo l’urto il protone molto energetico produce molti energetico produce molti hadroni ( pioni, che bisogna hadroni ( pioni, che bisogna distinguere dal mu). Bisogna distinguere dal mu). Bisogna Si erano perse nel passato le correnti neutre? Si può valutare che in parte il segnale di corrente neutra sia stato “ucciso” dai tagli in energia, piuttosto alta, per evitare i neutroni creati dalle interazioni dei neutrini con la schermatura della camera a bolle. Si pensava che i neutroni invisibili potessero interagire con i protoni della camera a bolle, creando
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Corrente neutra leptonica urto e, tra un neutrino del fascio un elettrone della molecola di freon il neutrino continua la sua strada leggermente deviato,
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urto urto p p , tra un neutrino del fascio un , tra un neutrino del fascio un
protone o un neutrone della molecola protone o un neutrone della molecola di freondi freon
cross-section 2000 volte maggiore del cross-section 2000 volte maggiore del caso leptonicocaso leptonico
dopo l’urto il protone molto energetico dopo l’urto il protone molto energetico produce molti hadroni ( pioni, che produce molti hadroni ( pioni, che bisogna distinguere dal mu). Bisogna bisogna distinguere dal mu). Bisogna identificare tutti i secondariidentificare tutti i secondari
Si erano perse nel passato le correnti neutre?
Si può valutare che in parte il segnale di corrente neutra sia stato “ucciso” dai tagli in energia, piuttosto alta, per evitare i neutroni creati dalle interazioni dei neutrini con la schermatura della camera a bolle.
Si pensava che i neutroni invisibili potessero interagire con i protoni della camera a bolle, creando un fondo indistinguibile.
• The most direct and reliable evidence for a weak neutral current would be the observation of neutrino, or anti-neutrino, scattering from an electron.
• There was only one possible reaction found, so the experimental setup was changed to try and use neutrino induced hadron events
Gargamelle
Neutrinos come from & K decay produced from collision of p with nucleus
Neutrino Beam Branching Ratio
+ Ѓ 0.999
+Ѓee ~10-4
K+ Ѓ 0.63
K+Ѓee ~10-5
K+ Ѓ ~0.03
K+ Ѓ ee ~0.05
•Roughly ten times as many pions as kaons produced
•Find
210e
N
N
schema del
fascio di neutrini
a 200 Gev del
CERN
separazione in separazione in energia dei neutrini energia dei neutrini provenienti da provenienti da decadimento di mu decadimento di mu e di Ke di K
tonnellate di rame e tonnellate di rame e acciaio) camera a bolle al acciaio) camera a bolle al freon realizzata in 6 annifreon realizzata in 6 anni
gargamelle
GARGAMELLEGARGAMELLE
nel 1973 è stata messa in evidenza la esistenza di interazioni di neutrino, senza la produzione di leptoni carichi , prodotti nella camera a bolle Gargamelle dallo stretto fasscio di neutrini a 200Gev del CERN, e, quasi contemporaneamente nello spettrometr del Fermilab
ee
HPV,fermilabHPV,fermilab
gargamelle,gargamelle,CERNCERN
pp
GargamelleCan estimate background hadron signal, measure neutron stars (associated signal, AS) – mostly occur in front of bubble chamber
09.045.0sin9
20sin2
1
03.021.0sin27
20sin2
1
42
42
WW
WW
CC
NC
CC
NC
The results agreed well with the GSW standard model
Gargamelle Results
An electron scattered from a neutrino – CERN 1973
Z0
e+e-
Though the neutrino scattering from electron experiments did not provide a large number of reactions, they did find neutral currents, such as the historic exposure on the right. The first direct evidence for a weak neutral current
Neutral Currents
Bibliography
Introduction to High Energy Physics, D. H. Perkins, Cambridge 4th edition
The Ideas of Particle Physics, Coughlan and Dodd, Cambridge, 2nd edition
The Experimental Foundations of Particle Physics, Cahn and Goldhaber, Cambridge, (1993)
F.J. Hasert et al. “Observation of Neutrino-like Interactions without Muon or Electron in the Gargamelle Neutrino Experiment” Phys. Lett. B, 46, 138 (1973)