Towards the measurement of CP violation in neutrino oscillations with the T2K experiment

par Laura-Iuliana Munteanu

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Marco Zito et de Sara Bolognesi.

  • Titre traduit

    Vers la mesure de la violation de la symétrie CP dans les Oscillations des Neutrinos avec l'expérience T2K


  • Résumé

    La découverte des oscillations de neutrinos a montré que ceux-ci ont une masse, et ce fait ne peut pas être expliqué actuellement par le Modèle Standard. Les expériences d'oscillations de neutrinos actuelles et de prochaine génération se focalisent sur la mesure de la phase de violation de la symétrie charge-parité (CP), et cherchent à déterminer si la symétrie CP est violée dans les oscillations de neutrinos.L'expérience T2K (Tokai-to-Kamioka) mesure les différences de masse et le mélange des saveurs de neutrinos en mesurant leurs oscillations. Le spectre avant oscillation, mesuré avec le détecteur proche de T2K (ND280), est utilisé pour contraindre les incertitudes systématiques liées à la modélisation du flux de neutrinos et de leurs interactions. Plusieurs améliorations à l'analyse d'oscillations avec le détecteur proche sont décrites, en particulier concernant le modèle des incertitudes systématiques liées aux interactions des neutrinos. Les résultats de l'analyse d'oscillations sont discutés, et la robustesse de l'analyse est examinée en effectuant plusieurs études avec des données simulées en utilisant des modèles alternatifs d'interaction.T2K envisage une mise à niveau de son détecteur proche en 2022. Les capacités de la mise à niveau en terme de physique sont examinées. Un aperçu de la sensibilité de l'expérience Hyper-Kamiokande à la violation de la symétrie CP est également donné. Comme la physique des neutrinos est entrée dans une époque de mesures de précision, l'impact de certains paramètres systématiques sur la précision de Hyper-Kamiokande est discuté.


  • Résumé

    The discovery of neutrino oscillations has demonstrated that neutrinos have mass, which cannot be explained in the framework of the Standard Model. The focus of current and next-generation long-baseline neutrino experiments is the determination of the charge-parity (CP) violating phase and establishing whether neutrino oscillations violate CP symmetry.The T2K (Tokai-to-Kamioka) experiment probes the mass differences and mixing of neutrinos by measuring neutrino oscillations. The unoscillated spectrum, measured at the T2K near detector (ND280), is used to constrain the systematic uncertainties stemming from the flux and cross-sections models. Several improvements in the oscillation analysis framework with the T2K near detector, with a particular focus on updates to the neutrino interaction error model, are presented in this thesis. The results on the oscillation parameters are discussed, and the robustness of the analysis is examined by performing multiple simulated data studies using alternative neutrino interaction models and tunes.T2K plans an upgrade of its near detector, to be installed in 2022. The capabilities of the upgrade in terms of physics performance are examined. An overview of the sensitivity of the next-generation Hyper-Kamiokande experiment is also given. As neutrino physics has now entered an era of precision measurements, the impact of certain systematic parameters on the Hyper-Kamiokande precision is discussed.


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