WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Во второй Главе выполнен глобальный статистический анализ экспериментальных данных по сечениям взаимодействия нейтрино и антинейтрино с нуклонами и ядрами. В анализ вошли данные по дифференциальным сечениям d/dQ2, Q2-распределениям и полным сечениям квазиупругих реакций рассеяния, по полным сечениям квазиупругого рождения странных гиперонов, по полным сечениям резонансного рождения одиночных пионов и по полным суммарным сечениям рассеяния, а также данные по разного рода относительным характеристикам. Использовались только данные для реакций, индуцированных заряженными токами.

Из совместного фита данных по дифференциальным и полным сечениям реакций квазиупруго рассеяния нейтрино и антинейтрино на нуклонах и ядрах с Y =0 извлечены значения «квазиупругой» аксиальQES ной массы MA. В частности, для BBBA(07) модели векторных формфакторов это значение равно 0.999 ± 0.011 ГэВ/c2. На рис. 1 показаны QES полные QES сечения, вычисленные с этим значением MA в сравнении с данными экспериментов, выполненных с различными ядерными мишенями. Совместный статистический анализ экспериментальных данных по полным и дифференциальным сечениям квазиупругих реакций рассеяния нейтрино и антинейтрино с Y =0 и 1 на мишенях различного ядерного состава приводит к такому же значению аксиальной массы. При QES учете зависимости MA от выбора подмножества фитируемых данных QES консервативная оценка ошибки извлечения параметра MA составляет QES ±3.3%. В пределах этой ошибки полученные значения MA не противоречат результатам глобального фита всех ускорительных данных по эксклюзивным и инклюзивным реакциям взаимодействия нейтрино и антинейтрино с нуклонами и ядрами.

QES Полученные значения MA, оказываются существенно ниже резульQES татов измерений MA, выполненных в экспериментах K2K SciFi [13] QES (MA = 1.20 ± 0.12 ГэВ/c2, кислородная мишень) и MiniBooNE [14] QES (MA =1.23 ± 0.20 ГэВ/c2, углеродная мишень) и используемых в обработке данных эксперимента Super-Kamiokande по исследованию нейтринных осцилляций в пучках атмосферных нейтрино [17,18]. Разногласие не исчезает даже при учете максимально возможной систематической ошибки нашего анализа ( 5%), связанной с неопределенностями в оценке ядерных эффектов и чувствительности результата к выбору критериев отбора данных.

Из статистического анализа экспериментальных данных по полным сечениям реакций рассеяния нейтрино и антинейтрино с резонансным рождением одиночных пионов получено значение «резонансной» аксиRES альной массы MA =1.070 ± 0.009 ГэВ/c2. Сечений реакций в этом анализе рассчитывались в рамках модифицированной модели Рейна-Сегала.

RES Результат фита не противоречит значению MA, используемому в Монте-Карловском анализе донных эксперимента K2K, но существенно отRES личается от значения MA =1.21 ГэВ/c2, используемого коллаборацией Super-Kamiokande [18].

В самом общем варианте глобального статистического анализа чеQES RES RES DIS тыре параметра MA, MA, Wcut и Wcut считаются независимыми.

Одной из наиболее надежных проверок корректности анализа является RES DIS приближенное равенство параметров обрезания Wcut и Wcut, которое (по соображениям дуальности) должно выполняться в пределах статистических ошибок извлечения этих параметров. Равенство действительно имеет место для всех тестируемых моделей партонных распределений, RES,DIS хотя сами значения Wcut сильно зависят от модели. Извлекаемые QES RES значения аксиальных масс MA и MA тоже зависят от модели партонных распределений, но изменяются лишь в узких пределах, – ±1.4% и ±0.6% соответственно. Эти факты можно рассматривать как надежное подтверждение самосогласованности процедуры фитирования.

В качестве примера приведем результат, полученный с использованием модели BBBA(07) для электромагнитных форм-факторов нуклонов и модели GRV98 для партонных распределений. В этом расчете использоRES DIS ван вариант фита, в котором равенство Wcut = Wcut заложено в качестве дополнительного условия. Из глобального статистического анализа данных извлечены следующие значения аксиальных масс и кинематических обрезаний по инвариантной массе:

QES RES MA =1.029 ± 0.009 ГэВ/c2, MA =1.079 ± 0.008 ГэВ/c2, RES DIS Wcut = Wcut =1.431 ± 0.013 ГэВ.

QES Величина MA находится в хорошем согласии с результатами фитироRES вания одних лишь квазиупругих данных, а значение MA, извлекаемое из глобального анализа, согласуется в пределах статистических ошибок с результатами фитирования данных по однопионному нейтринорождению. На рис. 2 показаны полные суммарные сечения, рассчитанные с этими значениями параметров, в сравнении с имеющимися экспериментальными данными.

QES RES RES DIS Правильные значения параметров MA, MA, Wcut и Wcut существенны для интерпретации «нейтринных аномалий», наблюдаемых в ряде подземных экспериментов, в терминах µ -осцилляций, поскольку они влияют не только на ожидаемую скорость счета нейтринных событий, зависящую от неопределенностей раcчета потока атмосферных нейтрино, но и на измеряемые относительные характеристики (такие, например, как e/µ-отношение), сравнительно слабо зависящие от этих неопределенностей.

В третьей Главе исследована поляризация лептонов, рождающихся в квазиупругих реакциях рассеяния нейтрино и антинейтрино на нуклонах. На основе результатов, полученных в первой и второй Главах, изучены поляризационные эффекты, обусловленные стандартными заряженными токами первого рода. Отдельно проиллюстрированы ожидаемые эффекты для вектора поляризации лептонов, связанные с нестандартными токами второго рода. Для демонстрации максимального возможного эффекта расчеты выполнены в предположении, что значения параметров нестандартных вкладов совпадают с экспериментально допустимыми верхними границами этих параметров [15]. Получены спектральные функции вторичных лептонов, рождающихся в трехлептонных распадах заряженных поляризованных лептонов. Получены точные кинематические ограничения для переменных, описывающих эти распады в лабораторной системе отсчета.

В Приложении A изложены детали расчета поляризационной матрицы плотности лептонов.

В Приложении B кратко описаны феноменологические модели электромагнитных форм-факторов протона и нейтрона, используемые в основном тексте.

В Приложении C выписаны ненулевые коэффициенты, входящие в структурные функции нейтринорождения -резонансов в формализме Рариты–Швингера.

В Приложении D приведены аппроксимационные формулы, используемые для расчета радиационных поправок и поправок на неизоскалярность для дважды-дифференциальных сечений глубоконеупругого N- и N-рассеяния на железных мишенях.

В Приложении E приведены энергетические спектры пучков e, µ, e и µ в ускорительных экспериментах ANL, FNAL, CERN и IHEP, которые использовались в нашем анализе для усреднения соответствующих экспериментальных данных и расчета средних энергий пучков.

В Приложении F приведены детали расчетов спектральных функций вторичных частиц в трехлептонных распадах поляризованных заряженных лептонов.

На защиту выносятся следующие результаты.

• В общем виде получена поляризационная матрица плотности лептонов, рождающихся в реакциях рассеяния нейтрино на нуклонах.

• Получены дифференциальные сечения квазиупругих реакций рассеяния нейтрино на нуклонах и квазиупругого рождения странных гиперонов с учетом вклада токов первого и второго рода.

• В рамках формализма Рариты-Швингера получены структурные функции и сечения реакций рождения одиночных -резонансов с учетом 8 переходных форм-факторов.

• На основе статистического анализа ускорительных данных по дифференциальным и полным сечениям квазиупругих, резонансных глубоконеупругих реакций рассеяния нейтрино и антинейтрино на различных ядерных мишенях извлечены значения аксиальных масс и параметров обрезания по инвариантным массам конечных адронных состояний, необходимые для расчета чиселсобытий в нейтринных экспериментах. Полученные значения «квазиупругой» аксиальной массы, оказываются существенно ниже результатов измерений, выполненных в недавних экспериментах K2K SciFi и MiniBooNE. В пределах статистических ошибок полученные значения «резонансной» аксиальной массы не противоречат значению, используемому в эксперименте K2K, но существенно отличается от значения, используемого в эксперименте Super-Kamiokande по исследованию нейтринных осцилляций.

• Исследована угловая и энергетическая зависимость вектора поляризации лептонов, рождающихся в реакциях квазиупругого рассеяния нейтрино и антинейтрино на нуклонах за счет токов первого рода. Оценены ожидаемые поляризационные эффекты, обусловленные нестандартными токами второго рода.

• Получены формулы для спектральных функций вторичных лептонов в трехлептонных распадах поляризованных заряженных лептонов.

По теме диссертации опубликованы следующие работы.

1. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Lepton polarization in neutrino–nucleon interactions,” ЭЧАЯ 35 (2004) 232–240 [arXiv:

hep-ph/0312107].

2. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Lepton polarization in neutrino–nucleon interactions,” Mod. Phys. Lett. A 19 (2004) 2815–2829.

3. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Tau lepton polarization in quasielastic neutrino–nucleon scattering,” Nucl. Phys.

B (Proc. Suppl.) 139 (2005) 154–157 [arXiv: hep-ph/0408107].

4. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Polarization of tau lepton produced in quasielastic neutrino–nucleon scattering,” Mod.

Phys. Lett. A19 (2004) 2919–2928 [arXiv: hep-ph/0403110].

5. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Extended ReinSehgal model for tau lepton production,” Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 139 (2005) 158–161 [arXiv: hep-ph/0408106].

6. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “How to sum contributions into the total charged current neutrino–nucleon cross section,” arXiV: hep-ph/0511308.

7. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Fine-tuning parameters to describe the total charged current neutrino–nucleon cross section,” ЯФ 69 (2006) 1898–1912 [Phys. Atom. Nucl. 69 (2006) 1857– 1871].

8. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Axial masses in quasielastic neutrino scattering and single-pion neutrinoproduction on nucleons and nuclei,” A. Phys. Pol. B 37 (2006) 2337–2348 [arXiv:

hep-ph/0606184].

9. K. S. Kuzmin, V. V. Lyubushkin and V. A. Naumov, “Quasielastic axial-vector mass from experiments on neutrino–nucleus scattering,” Eur. Phys. J. C 54 (2008) 517–538 [arXiv: 0712.4384 [hep-ph]] 10. К. С. Кузьмин, В. А. Наумов, «Аксиальная масса в реакциях квазиупругого рассеяния антинейтрино на нуклонах с рождением странных гиперонов», Препринт ИТЭФ 14-08: – М., 2008 – 21 c. Статья принята к печати в журнале «Ядерная Физика» в 2009 году.

Список литературы [1] A. Bodek, S. Avvakumov, R. Bradford and H. Budd, J. Phys. Conf. Ser.

110 (2008) 082004; arXiv:0709.3538[hep-ex].

[2] E. L. Lomon, arXiv:nucl-th/0609020.

[3] A. Bodek, S. Avvakumov, R. Bradford and H. Budd, arXiv:0708.[hep-ex]. A. Bodek, S. Avvakumov, R. Bradford and H. Budd, Eur. Phys.

J. C 53 (2008) 349–354; arXiv:0708.1946[hep-ex].

[4] R. A. Smith and E. J. Moniz, Nucl. Phys. B 43 (1972) 605–622; erratum – ibid. 101 (1975) 547.

[5] В. В. Любушкин, Дис.... канд. физ-мат. наук, ОИЯИ, Дубна, 2009.

[6] D. Rein and L. Sehgal, Annals Phys. 133 (1981) 79–153.

[7] C. Berger and L. M. Sehgal, Phys. Rev. D 76 (2007) 113004; arXiv:

0709.4378[hep-ph].

[8] J. Y. Yu, Ph. D. Thesis, Dortmund University, Dortmund, 2002.

[9] M. Glck, E. Reya and A. Vogt, Eur. Phys. J. C 5 (1998) 461–470;

arXiV:hep-ph/9806404.

[10] A. D. Martin, R. G. Roberts, W. J. Stirling and R. S. Thorne, Eur.

Phys. J. C 39 (2005) 155–161; arXiV:hep-ph/0411040.

[11] S. Kretzer, H. L. Lai, F. Olness andW. K. Tung, Phys. Rev. D69 (2004) 114005; arXiV:hep-ph/0307022.

[12] W. K. Tung et al., JHEP 0702 (2007) 53; arXiV:hep-ph/0611254.

[13] R. Gran et al. (K2K Collab.), Phys. Rev. D 74 (2006) 052002 [arXiv:hepex/0603034].

[14] A. A. Aguilar-Arevalo et al. (MiniBooNE Collab.), Phys. Rev. Lett. (2008) 032301 [arXiv:0706.0926 [hep-ex]]; T. Katori (for the MiniBooNE Collab.), AIP Conf. Proc. 967 (2007) 123–129 [arXiv:0709.4498[hep-ex]].

[15] D. H. Wilkinson, Eur. Phys. J. A 7 (2000) 307–315; D. H. Wilkinson, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 455 (2000) 656–659; ibid. A (2001) 286–291.

[16] W. -M. Yao et al., J. Phys. G. (Nucl. Part. Phys.) 33 (2006) 1–1232.

[17] Y. Ashie et al. (Super-Kamiokande Collab.), Phys. Rev. D 71 (2005) 112005 [arXiv:hep-ex/0501064] [18] M. Fechner et al. (Super-Kamiokande Collab.), arXiv:0901.1645[hep-ex].

1..

µ D2 converted to free neutron µ Hc o n v e r t e d t o f r e e n e u t r o n 1..

1..

Ne- HN e 0..

0..

converted to free proton c o n v e r t e d t o f r e e p r o t o n 0..

0..

1..

µ C µ C 1..

NOMAD (preliminary) NOMAD (preliminary) N O M A D p r e l i m i n a r y N O M A D p r e l i m i n a r y MiniBooNE M i n i B o o N E 1..

0..

0..

0..

Propane NOMAD best fit NOMAD best fit P r o p a n e N O M A D b e s t f i t N O M A D b e s t f i t 0..

1..

µ Fe µ Fe F e F e 1..

1..

0..

0..

0..

Steel Aluminium Iron Aluminium Iron S t e e l A l u m i n i u m I r o n A l u m i n i u m I r o n 0..

-1 2 -1 10 1 10 10 10 1 10 E (GeV) E (GeV) G e V G e V Kustom et al., ANL 1969 (Steel) Fanourakis et al., BNL 1980 (H2) Budagov et al., HLBC 1969 (C3H8) K u s t o m e t a l.

, A N L S t e e l F a n o u r a k i s e t a l.

, B N L B u d a g o v e t a l.

, H L B C Mann et al., ANL 1973 (D2) Baker et al., BNL 1981 (D2) Allasia et al., CERN BEBC 1990 (D2) M a n n e t a l.

, A N L B a k e r e t a l.

, B N L A l l a s i a e t a l.

, C E R N B E B C Barish et al., ANL 1975 (D2) Kitagaki et al., FNAL 1983 (D2) Belikov et al., IHEP - ITEP 1981 (Al) B a r i s h e t a l.

, A N L K i t a g a k i e t a l.

, F N A L B e l i k o v e t a l.

, I H E P I T E P A l Singer et al., ANL 1977 (D2) Ammosov et al., FNAL 1987 (Ne-H2) Belikov et al., IHEP- ITEP 1982 (Al ) S i n g e r e t a l.

, A N L A m m o s o v e t a l.

, F N A L N e B e l i k o v e t a l.

, I H E P I T E P A l Barish et al., ANL 1977 (D2) Suwonjandee, NuTeV 2004 (Fe) Belikov et al., IHEP- ITEP 1985 (Al ) B a r i s h e t a l.

, A N L S u w o n j a n d e e, N u T e V F e B e l i k o v e t a l.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»