CNGS中微子束

使用CNGS光束中的OPERA探测器搜索$ν_μ \to ν_{e}$振荡的最终结果

Final results of the search for $ν_μ \to ν_{e}$ oscillations with the OPERA detector in the CNGS beam

OPERA实验在CNGS μ子中微子束中发现了τ中微子的出现，与3中微子味振荡假设一致。由乳胶云室制成的OPERA中微子相互作用靶在重建电磁簇射方面特别有效。此外，由于乳胶膜的非常高的粒度，由电子引起的簇射可以与由$π^0$引起的簇射区分开，从而允许检测电子中微子的带电电流相互作用。本文报道了利用全数据集搜索电子中微子事件的结果。提出了一种改进的电子中微子能量估算方法。数据是兼容的3中微子味混合模型的期望，并用于设置限制振荡参数的3+1中微子混合模型，其中一个额外的质量本征态$m_{4}$被引入。在高$Δm^{2}_{41}$ $( \gtrsim 0.1~\textrm{eV}^{2})$时，$\sin^2 2θ_{μe}$的上限设定为0.021（90% C. L）。并且$Δm^2_{41} \gtrsim 4 \times 10^{-3}~\textrm{eV}^{2}$被排除在外观模式中的最大混合之外。

使用2012年专用数据在CNGS束中用OPERA探测器测量中微子速度

Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam using the 2012 dedicated data

2012年春天，CERN提供了两周的短束质子束，专门用于测量730公里距离的中微子速度。在格兰萨索地下实验室进行的OPERA中微子实验与2011年的测量相比，使用了升级的装置，提高了测量时间的准确性。利用基于电阻板室的独立定时系统，提供$\sim$ 1 ns的时间精度。中微子和反中微子的贡献是使用OPERA磁谱仪提供的信息分离的。新的分析得益于中微子基线和CNGS/LNGS时钟同步的精确大地测量。对于$ν_μ$和$\barν_μ$，中微子到达时间相对于假设真空中光速计算的中微子到达时间分别为$δt_ν\equiv TOF_c - TOF_ν= (0.6 \pm 0.4\ (stat.) \pm 3.0\ (syst.))$ ns和$δt_{\barν} \equiv TOF_c - TOF_{\barν} = (1.7 \pm 1.4\ (stat.) \pm 3.1\ (syst.))$ ns。这对应于μ介子中微子速度相对于$-1.8 \times 10^{-6} < (v_ν-c)/c < 2.3 \times 10^{-6}$在90% C. L.时的光速的极限。这一新的测量以更高的准确度证实了经修订的OPERA结果。

ICARUS at the Fermilab Short-Baseline Neutrino Program -- Initial Operation

The ICARUS collaboration employed the 760-ton T600 detector in a successful three-year physics run at the underground LNGS laboratory studying neutrino oscillations with the CERN Neutrino to Gran Sasso beam (CNGS) and searching for atmospheric neutrino interactions. ICARUS performed a sensitive search for LSND-like anomalous $ν_e$ appearance in the CNGS beam, which contributed to the constraints on the allowed parameters to a narrow region around 1 eV$^2$, where all the experimental results can be coherently accommodated at 90% C.L.. After a significant overhaul at CERN, the T600 detector has …

用OPERA实验证明CNGS中微子束中出现了$ν_μ\to ν_τ$

Evidence for $ν_μ\to ν_τ$ appearance in the CNGS neutrino beam with the OPERA experiment

OPERA实验的目的是寻找出现模式下的$ν_μ \rightarrow ν_τ$振荡，即通过直接观察$ν_τ$带电电流相互作用中的$τ$轻子。自2008年以来，该实验已经使用CERN中微子到Gran Sasso光束进行了五年的数据采集。以前，在2008-2011年运行数据的子样本中观察到两个$ν_τ$候选者，其中一个$τ$衰变为强子。在这里，我们报告的观测结果的第三个$ν_τ$候选人在$τ^-\toμ^-$衰变通道来自分析的子样本的2012年运行。考虑到估计的背景，在3.4 $σ$水平排除了不存在$ν_μ \rightarrow ν_τ$振荡。

从νμ束中寻找νe出现的异常

Search for anomalies in the νe appearance from a νμ beam

我们报告了ICARUS实验的最新结果，该实验使用CNGS束寻找νμ ->νe异常，该束由CERN产生，平均能量为20 GeV，传输730公里至Gran Sasso实验室。目前的分析是基于1995年CNGS中微子相互作用事件的总样本，这对应于几乎两倍的样本相对于先前公布的结果。在整个样本中，已经目视识别出四个清晰的νe事件，而传统来源的预期为6.4 +- 0.9个事件。这一结果与没有额外的异常贡献是一致的。在90%和99%置信水平下，可能振荡事件的限值分别为3.7和8.3。相应的振荡概率极限分别为3.4 × 10-3和7.6 × 10-3。目前的结果证实，提高了灵敏度，早期的结果已经公布的ICARUS合作。

在CNGS梁中进行OPERA实验的$ν_μ\to ν_τ$出现的新结果

New results on $ν_μ\to ν_τ$ appearance with the OPERA experiment in the CNGS beam

OPERA中微子实验旨在通过探测带电电流$ν_τ$相互作用中产生的$τ$ -轻子，在$ν_μ\to ν_τ$通道中以直接出现模式首次观测中微子振荡。该探测器位于Gran Sasso地下实验室，由平均质量约为1.2 kt的乳胶/铅靶组成，并辅以电子探测器。它暴露于欧洲核子研究中心（CERN）的中微子到Gran Sasso束，基线为730公里，平均能量为17 GeV。对第一个$ν_τ$候选事件的观测和对2008-2009年中微子样本的分析在以前的出版物中已有报道。这项工作描述了使用新的模拟工具的检测效率和背景的分析和评价的实质性改进。该分析扩展到2010年和2011年数据的子样本，该子样本来自基于电子探测器的预选，其中观察到了额外的$ν_τ$候选物。这两个事件在$ν_μ\to ν_τ$振荡信号方面的显著性为2.40 $σ$。

Borexino基于GPS的CERN-LNGS时间链

GPS-based CERN-LNGS time link for Borexino

我们描述的设计，设备和校准的一个新的基于GPS的欧洲核子研究中心和Borexino实验在意大利格兰萨索实验室之间的时间链接。该系统自2012年3月起在Borexino安装并运行，并于2012年5月用于CNGS μ子中微子速度的精确测量。测量结果将以不同的信函报告。

在LVD和OPERA探测器中使用高能水平μ子确定OPERA装置中的时移

Determination of a time-shift in the OPERA set-up using high energy horizontal muons in the LVD and OPERA detectors

这项工作的目的是报告的时间偏移的测量OPERA设置在一个完全独立的方式从飞行时间（TOF）测量CNGS中微子事件。LVD和OPERA实验都安装在同一个实验室：LNGS。这两个探测器的相对位置，分开的平均距离约为160米，允许使用非常高的能量水平μ子交叉校准的定时系统的两个探测器，使用TOF技术，这是完全独立于TOF的CNGS中微子事件。事实上，OPERA-LVD方向位于所谓的“Teramo异常”，这是Gran Sasso Bronze地区的一个区域，LVD多年前在该区域建立了山脉结构中的异常，表现出低m。W. e.水平方向的厚度。通过LVD和OPERA的“丰富的”高能水平μ子（每年近100个）的存在，是因为在山区地形的这种异常。从2007年中期到2012年3月，数据的总生存时间符合1200天。LVD和OPERA探测器的时间符合研究是基于306个宇宙水平μ子事件，并表明当比较两个日历周期A和B时，在OPERA装置中存在约deltaT（AB）= -（73 \pm 9）ns的负时移。这一结果显示了OPERA计时系统从2008年8月到2011年12月的系统效应。这种效应的大小与最近由OPERA测量的中微子速度过剩相当。值得注意的是，ALICE Bologna集团开发的MRPC技术达到了20 ps的TOF世界记录精度。该技术可以在LNGS实施，用于高精度确定TOF，其中CNGS中微子束的数量…

为J-PARC中微子实验引出束线研制MW级质子束监测器

Develop monitors for MW-power proton beam at J-PARC extraction beamline for neutrino experiments

本文报道了J-PARC中微子束线升级至800 kW后，针对MW级质子束研制的非破坏性荧光监测器和光纤束损监测器的进展与挑战。

通过离轴中微子相互作用表征加速器中微子实验中的束流轮廓

Characterizing Beam Profiles in Accelerator Neutrino Experiments through Off-Axis Neutrino Interactions

提出利用离轴近探测器的中微子事件研究长基线实验束流轮廓的新方法，发现与中微子方向方位角相关的观测量可用于确定平均产生点、交叉验证模拟并识别对齐问题。

J-PARC中微子束线和1.3 MW升级

J-PARC Neutrino Beamline and 1.3 MW Upgrade

J-PARC中微子束线自2009年以来一直在运行。直到2018年5月，实现的最大光束功率约为500 kW。未来，束流功率将升级到1.3兆瓦。在21世纪20年代后期稳定运行后，我们每年可以积累约30 x 10^20个POT数据。这几乎与近10年来累积的POT总量相同。报道了主环和中微子束线的升级计划。

IsoDAR质子束和氘束中微子实验模拟

IsoDAR Neutrino Experiment Simulation with Proton and Deuteron Beams

本文研究了由8Li的产生和衰变产生的高强度电子反中微子源。通过对逆β衰变相互作用的研究，它为超越标准模型的物理学开辟了一个广泛的可能的研究领域。在IsoDAR实验中，锂8是一种短寿命的β发射体，可以产生高强度的反中微子，非常适合进行几个重要的中微子实验。在本文中，我们使用GEANT4程序。用质子和氘束模拟中微子的产生。我们发现在低能区，氘束的中微子产生率是质子束的3倍。

Pyhasalmi矿从CERN到LENA的高能β束中微子振荡的模拟

Simulations of neutrino oscillations with a high-energy beta beam from CERN to LENA at Pyhasalmi Mine

本文考虑了CERN-Pyhäsalmi基线装置的高Q β束流，它的峰值能量为几GeV，长度为2288 km，使用LENA（一个50 kton的液体闪烁体）作为远探测器。假定β束伴随着1- 6 GeV的常规宽带束。这种组合被证明是非常强大的测量中微子参数，如果$\sin^2 2θ_{13}\sim (1...3)\cdot 10^{-3}$。

WANF中微子束辐照下液氩时间投影室的性能

Performance Of A Liquid Argon Time Projection Chamber Exposed To The WANF Neutrino Beam

我们提出的结果的第一次曝光的液体氩TPC的多GeV中微子束。这些数据是在CERN西区中微子设施（WANF）的CHORUS和NOMAD实验之间的50升ICARUS样室中收集的。我们讨论了仪器性能的检测器和它的能力，以确定和重建低多重中微子相互作用。

ERC ENUBET计划：常规中微子束中的高精度中微子通量测量

The ERC ENUBET Project: high precision neutrino flux measurements in conventional neutrino beams

精密中微子物理学的挑战要求测量绝对中微子截面在GeV尺度与精致（1%）的精度。这种精度目前受到中微子通量的不确定性的限制，在源，它们的减少一个数量级可以实现监测的正电子产生的衰变隧道起源于$K_{e3}$衰变的带电的K介子在一个符号和动量选择的窄带光束。这种新的技术能够测量最相关的横截面的CP破坏（$ν_e$和$\overlineν_e$）的精度为1%，并需要一个特殊的仪表束线。这种非传统的光束线将在欧洲研究理事会最近批准的ENUBET Horizon-2020 Consolidator Grant的框架内开发。该项目，第一个实验结果的超紧凑型量能器，可以嵌入在仪器衰变隧道和光束线的模拟的进展。我们还讨论了计划在2016-2021年进行的探测器和加速器活动。

测量离轴高能中微子束靶上中微子核相干弹性散射的新方法

A New Method for Measuring Coherent Elastic Neutrino Nucleus Scattering at an Off-Axis High-Energy Neutrino Beam Target

提出了一种新的测量中微子核相干弹性散射过程的实验方法。这种方法使用的探测器位于横向的高能中微子束产生的目标。这种探测器将对靶中π介子静止衰变产生的低能中微子敏感。我们讨论了这种测量的物理动机，并概述了使用这种方法预测的背景和灵敏度。我们报告的测量中子背景中发现的费米实验室助推器中微子束（BNB）目标的离轴表面位置。结果表明，费米实验室的BNB目标是一个有利的位置CENNS实验。

ArgoNeuT，低能中微子束中的液氩时间投影室

ArgoNeuT, a liquid argon time projection chamber in a low energy neutrino beam

ArgoNeuT（氩中微子测试）是费米实验室的一个NSF/DOE项目，是第一个进入低能中微子束的LArTPC，也是第二个进入中微子束的LArTPC。ArgoNeuT位于NuMI光束线中轴上MINOS近探测器的上游，距离目标站约1公里，地下100米。该检测器具有47 X40 X90 cm（169 L）的有效体积TPC，并带有完全封闭的再循环和净化系统。在其他物理学中，ArgoNeuT将测量能量为~3 GeV的氩上的带电准弹性（反）中微子截面。

费米实验室助推器中微子束流相关背景中子的ANNIE相测量-- I

Measurement of Beam-Correlated Background Neutrons from the Fermilab Booster Neutrino Beam in ANNIE Phase-I

加速器中微子中子相互作用实验（ANNIE）旨在对中微子-核相互作用的中子产额进行独特的测量，并为下一代水基中微子探测器进行研发。在本文中，我们描述了在费米国家加速器实验室的实验大厅束感生中子本底。结果表明，背景水平足够低，可以进行下一阶段的实验。这些测量与位于安妮大厅附近的其他助推中微子束（BNB）实验有关，在那里，尘埃中子和天空照射可能会呈现类似的背景。

从飞行衰变中微子束中获得静止衰变中微子的机会

Opportunities With Decay-At-Rest Neutrinos From Decay-In-Flight Neutrino Beams

中微子束设施，像散中子设施一样，从介子和μ子的衰变中产生大量的中微子。衰变在飞行中的中微子束的可行性进行了研究，通过计算预期的低能量中微子通量从现有的费米实验室NuMI束设施的网站在休息时的衰变中微子的研究。NuMI的静止衰变中微子产量被发现大致相当于每兆瓦的spectrum设施，并集中在设施的目标大厅和光束停止区域。在5和60吨液氩探测器在各种现有的和假设的位置沿光束线的相互作用率被发现是现有的最大的一些通道的静态衰减数据集相媲美。这种测量的物理意义和实验挑战进行了讨论，随着在目标设施的测量前景，沿着未来的费米实验室长基线中微子束。

与核效应无关的中微子束能谱重建：当前实验的展望

Reconstruction of Energy Spectra of Neutrino Beams Independent of Nuclear Effects: Prospects for Current Experiments

当通过中微子-氢相互作用重建时，几GeV区域的中微子束能谱没有核效应的不确定性。在多核（含氢）靶上，可以使用横向运动学不平衡来提取这种相互作用。我们讨论了目前的实验，这种技术的前景。

监测FNAL的NuMI中微子束流的离子室

Ion Chambers for Monitoring the NuMI Neutrino Beam at FNAL

主注入器（NuMI）光束线处的中微子将通过将一束介子聚焦到一个长的真空衰变体积中来提供强烈的μ介子中微子束。波束必须以1 mRad的角度精度转向明尼苏达州北部的苏丹地下实验室。我们已经建立了4个阵列的电离室监测中微子束的方向和质量。该阵列位于衰变体下游的4个站点，并测量介子衰变中伴随中微子产生的剩余强子束和第三μ子。我们将审查如何使用监视器进行光束质量测量，以及我们审查室的建设细节，辐射损伤测试，校准和测试光束的结果。

欧洲加速器中微子物理学战略

European Strategy for Accelerator-Based Neutrino Physics

大质量中微子揭示了超越标准模型的物理学，这可能对我们理解宇宙产生深远的影响。因此，他们的研究应在欧洲战略中得到最高优先地位。轻子CP破坏的发现和研究以及中微子味之间跃迁的精确研究需要高强度、高精度、长基线的加速器中微子实验。参与振荡实验的欧洲中微子物理学家社区足够强大，可以支持欧洲的一个主要中微子长基线项目，并提出雄心勃勃，具有竞争力和连贯性的愿景。根据2006年欧洲粒子物理学战略的建议，进行了两项互补的设计研究：LAGUNA/LBNO，侧重于深层地下探测器站点，和EUROnu，侧重于高强度中微子设施。LAGUNA LBNO建议，作为第一步，从CERN SPS北区中微子设施（NANF）发射一束常规中微子束CN2 PY，瞄准芬兰的Pyhasalmi矿。一个也可以位于欧洲核子研究中心北部地区的无菌中微子搜索实验已经提出（ICARUS-NESSIE），使用两个探测器的设置，允许一个明确的答案20岁的问题开放的LSND实验。EUROnu得出结论，一个10 GeV的中微子工厂，目标是一个磁化中微子探测器，也位于约2200公里（+-30%）的基线，将构成最终的中微子设施;它建议，在未来5年内专门用于研发，准备性实验和实施研究，考虑到下一次ESPP更新之前的建议。该计划的一致性和质量要求在CNGS之后继续在CERN进行中微子束，并要求CERN和成员国对实验和研发计划给予高度优先的支持。

用ESS质子直线加速器的高强度中微子束测量中微子CP破坏和质量分级

The use of a high intensity neutrino beam from the ESS proton linac for measurement of neutrino CP violation and mass hierarchy

建议为ESS质子直线加速器配备设备，以便在生产用于中子生产的计划ESS束的同时，每年以微秒短脉冲生产10个$^{23}$ 2.5 GeV质子的5 MW束，以产生中微子超级束，以及在矿井中安装百万吨地下水切伦科夫检测器以检测产生的$ν_μ$束中的$ν_e$出现。初步计算了中微子CP破坏的灵敏度和质量等级随中微子基线的变化。结果表明，在基线距离约400 km的情况下，用反中微子束和中微子束分别进行了8年和2年的观测，在5 $σ$（3 $σ$）的置信水平下，可以在总CP破坏角范围的48%（73%）处发现CP破坏。在相同的基线条件下，中微子的质量等级可以在整个CP破坏角范围内的大部分时间内在3 $σ$水平上确定。有几个深度超过1000米的地下矿井，可用于建造中微子探测器的地下场地，这些矿井位于最佳基线范围内或附近。

加速器中微子束的三味振荡

Three-flavour oscillations with accelerator neutrino beams

由于加速器中微子束实验的重要贡献，三味中微子振荡范式在粒子物理学中得到了很好的建立。本文综述了$θ_{13}$发现后这些实验对大质量中微子物理学的最重要贡献，并展望了这一活跃研究领域的未来前景。特别强调了高功率束的技术挑战和T2 K、OPERA、ICARUS和NO $ν$ A的振荡结果。我们详细讨论了加速器中微子实验在中微子物理精确时代的作用，鉴于DUNE和Hyper-Kamiokande，系统的不确定性降低计划和新的束流设施的发展。