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The Impact of Neutrino-Nucleus Interactions on DUNE's CP-Violation Measurement

Descripción del proyecto

Mejora de la sensibilidad de DUNE a la violación CP

El motivo por el cual el universo que observamos actualmente está constituido completamente por materia es una de las preguntas más importantes de la física moderna. Si el Big Bang dio lugar a cantidades iguales de materia y antimateria, todo debería haberse aniquilado. El motivo por el cual se desequilibró la balanza todavía es desconocido. El Experimento de Neutrinos Subterráneo Profundo (DUNE, por sus siglas en inglés) es un experimento internacional puntero en ciencia de neutrinos que podría proporcionar información sobre la violación CP. El proyecto ARNU, financiado con fondos europeos, utilizará nuevas técnicas de análisis para reducir los errores sistemáticos en las mediciones de violación de CP que realizan en DUNE, debidos a las incertidumbres en el conocimiento de las interacciones neutrino–núcleo. Esto debería ayudar a distinguir mejor entre distintos modelos nucleares y mejorar, en definitiva, la sensibilidad de DUNE a la violación CP.

Objetivo

The question of why matter is able to exist in abundance in our Universe is one of the most exciting open questions in physics today. One possible source of a matter-antimatter asymmetry is an as yet undiscovered difference between neutrino and antineutrino oscillations (CP-violation). DUNE is a next generation long-baseline neutrino oscillation experiment that aims to discover CP-violation in neutrino oscillations for the first time. An intense accelerator (anti)neutrino beam from Fermilab will be directed at far detectors 1300 km away. In order to observe this difference, the experiment must contend with the fact that our planet and detectors are made of matter and not antimatter. Any differences between the way neutrinos and antineutrinos interact with atomic matter must therefore be well understood in order to disentangle these differences from CP-violation in the neutrino oscillations themselves.

In this action I will work to reduce the systematic errors on DUNE's CP-violation measurement caused by uncertainties in our understanding of neutrino-nucleus interactions. The work will be centered around DUNE's currently operating prototype detectors. This work is essential to conduct now since DUNE will use argon as its neutrino interaction target nucleus, resulting in more complex nuclear effects than experienced by the current generation of long-baseline neutrino oscillation experiments, which use lighter nuclei. In particular I will simulate the effects of different nuclear models on the interaction probabilities for neutrinos and antineutrinos and apply new analysis techniques to better distinguish between different nuclear models, ultimately improving DUNE's sensitivity to CP-violation in neutrino oscillations.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

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Coordinador

IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE
Aportación neta de la UEn
€ 212 933,76
Dirección
SOUTH KENSINGTON CAMPUS EXHIBITION ROAD
SW7 2AZ LONDON
Reino Unido

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Región
London Inner London — West Westminster
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 212 933,76