Results from the ICARUS experimental search in the LSND - - PowerPoint PPT Presentation

Results ¡from ¡the ¡ICARUS ¡experimental ¡ search ¡in ¡the ¡LSND ¡anomaly ¡region ¡

E>ore ¡Segreto ¡

• n ¡behalf ¡of ¡the ¡ICARUS ¡Collabora@on ¡

• M. ¡Antonelloa, ¡P. ¡Aprilia, ¡B. ¡Baibussinovb, ¡P. ¡Bene5c, ¡E. ¡Calligarichc, ¡N. ¡Cancia, ¡S. ¡

Centrob, ¡A. ¡Cesanaf, ¡K. ¡Cieslikg, ¡D. ¡B. ¡Clineh, ¡A.G. ¡Coccod, ¡A. ¡Dabrowskag, ¡D. ¡Dequalb, ¡A. ¡ Dermenevi, ¡R. ¡Dolfinic, ¡C. ¡Farneseb, ¡A. ¡Favab, ¡A. ¡Ferrarij, ¡G. ¡Fiorillod, ¡D. ¡Gibinb, ¡S. ¡ Gninenkoi, ¡A. ¡Guglielmib, ¡M. ¡Haranczykg, ¡J. ¡Holeczekl, ¡A. ¡Ivashkini, ¡J. ¡Kisiell, ¡I. ¡Kochanekl, ¡

• J. ¡Lagodam, ¡S. ¡Manial, ¡G. ¡Mannocchin, ¡A. ¡Menegollic, ¡G. ¡Mengb, ¡C. ¡Montanaric, ¡S. ¡

Otwinowskih, ¡L. ¡Perialen, ¡A. ¡Piazzolic, ¡P. ¡Picchin, ¡F. ¡Pietropaolob, ¡P. ¡Plonskio, ¡A. ¡Rappoldic, ¡ G.L. ¡Rasellic, ¡M. ¡Rossellac, ¡C. ¡Rubbiaa,j, ¡P. ¡Salaf, ¡A. ¡Scaramellif, ¡E. ¡Segretoa, ¡F. ¡ Sergiampietrip, ¡D. ¡Stefana, ¡J. ¡Stepaniakm, ¡R. ¡Sulejm,a, ¡M. ¡Szarskag, ¡M. ¡Terranif, ¡F. ¡ Varaninib, ¡S. ¡Venturab, ¡C. ¡Vignolia, ¡H. ¡Wangh, ¡X. ¡Yangh, ¡A. ¡Zalewskag, ¡K. ¡Zarembao. ¡

a ¡Laboratori ¡Nazionali ¡del ¡Gran ¡Sasso ¡dell'INFN, ¡Assergi ¡(AQ), ¡Italy ¡ ¡ b ¡Dipar@mento ¡di ¡Fisica ¡e ¡INFN, ¡Università ¡di ¡Padova, ¡Via ¡Marzolo ¡8, ¡I-­‑35131 ¡Padova, ¡Italy ¡ ¡c ¡Dipar@mento ¡di ¡Fisica ¡Nucleare ¡e ¡Teorica ¡e ¡INFN, ¡Università ¡di ¡Pavia, ¡Via ¡Bassi ¡6, ¡I-­‑27100 ¡Pavia, ¡Italy ¡ ¡d ¡Dipar@mento ¡di ¡Scienze ¡Fisiche, ¡INFN ¡e ¡Università ¡Federico ¡II, ¡Napoli, ¡Italy ¡ ¡ ¡f ¡INFN, ¡Sezione ¡di ¡Milano ¡e ¡Politecnico, ¡Via ¡Celoria ¡16, ¡I-­‑20133 ¡Milano, ¡Italy ¡ ¡ ¡g ¡Henryk ¡Niewodniczanski ¡Ins@tute ¡of ¡Nuclear ¡Physics, ¡Polish ¡Academy ¡of ¡Science, ¡Krakow, ¡Poland ¡ ¡ ¡h ¡Department ¡of ¡Physics ¡and ¡Astronomy, ¡University ¡of ¡California, ¡Los ¡Angeles, ¡USA ¡ ¡ ¡i ¡INR ¡RAS, ¡prospekt ¡60-­‑le@ya ¡Oktyabrya ¡7a, ¡Moscow ¡117312, ¡Russia ¡ ¡ ¡j ¡CERN, ¡CH-­‑1211 ¡Geneve ¡23, ¡Switzerland ¡ ¡ ¡k ¡Ins@tute ¡of ¡Theore@cal ¡Physics, ¡Wroclaw ¡University, ¡Wroclaw, ¡Poland ¡ ¡ ¡l ¡Ins@tute ¡of ¡Physics, ¡University ¡of ¡Silesia, ¡4 ¡Uniwersytecka ¡st., ¡40-­‑007 ¡Katowice, ¡Poland ¡ ¡ ¡m ¡Na@onal ¡Centre ¡for ¡Nuclear ¡Research, ¡A. ¡Soltana ¡7, ¡05-­‑400 ¡Otwock/Swierk, ¡Poland ¡ ¡ ¡n ¡Laboratori ¡Nazionali ¡di ¡Frasca@ ¡(INFN), ¡Via ¡Fermi ¡40, ¡I-­‑00044 ¡Frasca@, ¡Italy ¡ ¡ ¡o ¡Ins@tute ¡of ¡Radioelectronics, ¡Warsaw ¡University ¡of ¡Technology, ¡Nowowiejska, ¡00665 ¡Warsaw, ¡Poland ¡ ¡ ¡p ¡INFN, ¡Sezione ¡di ¡Pisa. ¡Largo ¡B. ¡Pontecorvo, ¡3, ¡I-­‑56127 ¡Pisa, ¡Italy ¡

¡

The ¡ICARUS ¡Collabora0on ¡

! !"#$%!&''($)*+,-./0$1#*20+3$

! &45$6$&47$6$8745$$9$:;<$1&$+/.=$ ! >)?2)*$@A$/.-B+$1/33C$9$D;5$E$ ! FA)G$$0+,HE=$I$84<$1$ ! JK$I$L;<$MK$$$$N$I$'4<$MKO.1$$ ! B*A)G$I$84<<$11OP3$ ! D$")A+$.=/1Q+A3C$$

! :$.=/1Q+A3$R+A$1#*20+$$ ! &$A+/*#2E$")A+$R0/,+3$R+A$.=/1Q+AS$")A+3$/E$'TS$U5'T$$$$$$$ ! 9$<&'''$")A+3S$&$11$R)E.=S$&$11$R0/,+$3R/.),H$

! VW!$X#A$3.),-00/-#,$0)H=EC$$

! Y:'Z<D[$VW!3S$$\”$]$$$ ! K^K$3+,3)-B+$Y8:\,1[$")E=$"/B+$3=)G+A$Y!V_[$

!$&''$ W#*20+$

The ¡ICARUS ¡T600 ¡Detector ¡

!"#$%&"'($)*+(",'")-("./!012"0345

LAr-­‑TPC ¡purifica/on ¡(<60 ¡part ¡per ¡trillion ¡O2 ¡equiv.) ¡ ¡

• A ¡main ¡feature ¡of ¡the ¡ICARUS ¡R&D: ¡ ¡

ü Highly ¡efficient ¡filters ¡based ¡on ¡Oxysorb/Hydrosorb; ¡ ¡ ü Ultra ¡High ¡Vacuum ¡techniques; ¡ ¡ ü Con@nuous ¡purifica@on ¡by ¡recircula@on ¡in ¡liquid ¡& ¡gas. ¡

• ¡τctrons ¡> ¡5 ¡ms ¡(~60 ¡ppt ¡[O2]eq) ¡corresponding ¡to ¡a ¡free ¡electron ¡acenuadon ¡of ¡17% ¡aher ¡

1.5 ¡m ¡(longest ¡path ¡length); ¡

• ¡11 ¡accidental ¡purity ¡stops ¡undl ¡now. ¡New ¡pumps ¡ready. ¡

ICARUS ¡T600 ¡physics ¡program ¡

• ICARUS ¡T600 ¡ ¡

ü major ¡milestone ¡towards ¡mul@-­‑kton ¡high ¡performance ¡LAr ¡detectors: ¡unique ¡imaging ¡ capability, ¡high ¡spa0al/calorimetric ¡resoludons, ¡e/π0 ¡separa0on ¡power ¡ ü ¡Interesdng ¡physics ¡potendalides ¡in ¡itself ¡ ¡

• the ¡detector ¡is ¡collecdng ¡CNGS ¡events. ¡For ¡1020 ¡pot: ¡

ü 2800 ¡CC ¡+ ¡900 ¡NC ¡events ¡expected ¡ ü Muons ¡from ¡upstream ¡GS ¡rock ¡≈ ¡12000 ¡ev ¡(≈ ¡8200 ¡on ¡TPC ¡front ¡face) ¡ ü Intrinsic ¡beam ¡νe ¡CC ¡≈ ¡26 ¡ev ¡ ü νμ ¡è ¡ντ ¡detecdng ¡τ ¡decay ¡with ¡kinemadcal ¡criteria ¡(~2 ¡event ¡τèe ¡) ¡ ü νμ ¡è ¡νe ¡ ¡( ¡θ13 ¡) ¡from ¡e-­‑like ¡CC ¡events ¡excess ¡at ¡E ¡< ¡20 ¡GeV ¡(~5 ¡events ¡CC) ¡ ü Search ¡for ¡sterile ¡neutrinos ¡in ¡LSND ¡parameter ¡space, ¡studying ¡e-­‑like ¡CC ¡events ¡at ¡E ¡> ¡10 ¡ GeV ¡

• ICARUS ¡is ¡also ¡simultaneously ¡collecdng ¡“self ¡triggered” ¡events: ¡ ¡

ü ≈ ¡100 ¡ev/year ¡of ¡atmospheric ¡ν ¡CC ¡interac@ons. ¡ ¡ ü Proton ¡decay ¡with ¡3x1032 ¡nucleons ¡, ¡zero ¡bckg. ¡in ¡some ¡of ¡the ¡channels ¡

• ICARUS ¡contributed ¡to ¡the ¡superluminal ¡neutrino ¡problem ¡raised ¡by ¡OPERA: ¡ ¡

ü Search ¡for ¡the ¡analogue ¡to ¡Cherenkov ¡radia0on ¡by ¡high ¡energy ¡CNGS ¡neutrinos ¡at ¡ superluminal ¡speeds: ¡Physics ¡Le>ers ¡B ¡711 ¡(3-­‑4): ¡270–275 ¡ ü Precision ¡Measurement ¡of ¡the ¡neutrino ¡0me-­‑of-­‑flight ¡with ¡the ¡2011 ¡(Physics ¡Le>ers ¡B ¡ 713 ¡(1): ¡17–22) ¡and ¡2012 ¡(arXiv:1208.2629) ¡CNGS ¡νμ ¡bunched ¡beams ¡

Precision ¡measurement ¡of ¡the ¡neutrino ¡velocity ¡

• In ¡May ¡2012 ¡the ¡CERN-­‑CNGS ¡neutrino ¡beam ¡has ¡been ¡operated ¡ ¡(1.8 ¡× ¡1017 ¡pot)., ¡with ¡the ¡

proton ¡beam ¡made ¡of ¡bunches, ¡few ¡ns ¡wide ¡and ¡separated ¡by ¡100 ¡ns. ¡This ¡beam ¡structure ¡ allows ¡a ¡very ¡accurate ¡dme ¡of ¡flight ¡measurement ¡of ¡neutrinos ¡from ¡CERN ¡to ¡LNGS; ¡

• Four ¡different ¡dme ¡distribudon ¡systems: ¡

ü Exisdng ¡LNGS ¡PPmS ¡(1kHz) ¡signal ¡synchronized ¡with ¡a ¡PolaRx2 ¡GPS ¡receiver ¡is ¡sent ¡ underground ¡through ¡an ¡~8 ¡km ¡opdcal ¡fiber ¡(already ¡used ¡in ¡2011 ¡measurement); ¡

ü HPTF ¡– ¡Borexino ¡setup: ¡ICARUS ¡trigger ¡signal ¡sent ¡through ¡an ¡~ ¡9 ¡km ¡opdcal ¡fiber ¡to ¡a ¡

new ¡independent ¡clock ¡synchronizadon ¡system ¡(Rb ¡clock ¡+ ¡PolaRx4 ¡GPS ¡receiver); ¡ ü White ¡Rabbit: ¡open ¡source ¡protocol ¡for ¡reliable, ¡fast ¡and ¡determinisdc ¡transmission ¡of ¡ control ¡informadon. ¡Set ¡up ¡at ¡CERN ¡and ¡LNGS ¡by ¡CERN ¡staff ¡=> ¡Two ¡different ¡inter-­‑

calibrated ¡GPS ¡receivers ¡(PolarRx2 ¡and ¡PolarRx4) ¡ ¡-­‑ ¡ ¡ ¡Provides ¡2kHz ¡signal ¡recorded ¡by ¡ICARUS ¡PMT-­‑ DAQ ¡-­‑ ¡Time ¡stamping ¡exploited ¡for ¡the ¡ICARUS ¡trigger ¡signal ¡

• ICARUS ¡PMT ¡readout ¡equipped ¡with ¡independent ¡DAQ ¡system ¡based ¡on ¡8 ¡bit, ¡1GHz ¡Acqiris ¡

AC240 ¡digidzers ¡ ¡

• New ¡geodedc ¡high ¡precision ¡measurement ¡of ¡CERN-­‑ICARUS ¡baseline ¡(σ ¡~ ¡4cm) ¡from ¡

Politecnico ¡di ¡Milano ¡

• ICARUS ¡observed ¡25 ¡beam ¡events: ¡17 ¡rock ¡μ’s ¡(1 ¡stopping); ¡6 ¡νμCC; ¡2 ¡ν ¡NC ¡ ¡
• Reference ¡point ¡for ¡neutrino ¡dming: ¡upstream ¡wall ¡posidon ¡of ¡ICARUS ¡acdve ¡volume. ¡

Topological ¡correcdons ¡(visual ¡scanning): ¡vertex ¡posidon; ¡γ ¡propagadon ¡from ¡vertex ¡to ¡ “idendfied” ¡closest ¡PMT ¡

• Actual ¡result ¡(arXiV:1208.2629): ¡

¡ ¡ ¡ ¡δ(v/c) ¡= ¡(vν ¡-­‑ ¡c)/c ¡= ¡0.4± ¡2.8 ¡stat ¡± ¡9.8 ¡syst ¡10-­‑7 ¡

<*;*!"#$%&"'(%"÷ )*+&",,-.

=:>';*;> 0/4

<*;;!"/01&"'2%3"÷ )*+&"'4%3

?:??';*;@ 0/4

<*;<!"/01$3",51.

• *6

<*;<!"/01$3",51. ÷ -*6

<:<';*;@ 0/4

• Detector ¡live-­‑dme ¡> ¡93% ¡in ¡2011 ¡and ¡

2012; ¡

• End ¡data ¡taking: ¡December ¡2012; ¡
• Analyzed ¡to ¡date: ¡3.3 ¡1019 ¡pot ¡(1091 ¡

contained ¡events) ¡≈ ¡1/3 ¡of ¡“ul@mate” ¡ sample; ¡

ICARUS ¡(CNGS2) ¡data ¡collecdon ¡

ICARUS ¡T600 ¡opera@onal ¡since ¡Oct. ¡1st ¡2010 ¡

• The ¡discovery ¡of ¡a ¡Higgs ¡boson ¡at ¡CERN/LHC ¡has ¡crowned ¡the ¡successful ¡

Standard ¡Model ¡(SM) ¡and ¡will ¡call ¡for ¡a ¡verificadon ¡of ¡the ¡Higgs ¡couplings ¡to ¡ the ¡gauge ¡bosons ¡and ¡to ¡the ¡fermions. ¡ ¡

• ¡Neutrino ¡masses ¡and ¡oscilla@ons ¡represent ¡today ¡a ¡main ¡experimental ¡

evidence ¡of ¡physics ¡beyond ¡the ¡Standard ¡Model. ¡ ¡

• Being ¡the ¡only ¡elementary ¡fermions ¡whose ¡basic ¡properdes ¡are ¡sdll ¡largely ¡

unknown, ¡neutrinos ¡must ¡naturally ¡be ¡one ¡of ¡the ¡main ¡priorides ¡to ¡complete ¡

• ur ¡knowledge ¡of ¡the ¡SM. ¡

¡ ¡

• Albeit ¡sdll ¡unknown ¡precisely, ¡the ¡incredible ¡smallness ¡of ¡the ¡neutrino ¡rest ¡

masses, ¡compared ¡to ¡those ¡of ¡other ¡elementary ¡fermions ¡points ¡to ¡some ¡ specific ¡scenario, ¡awaidng ¡to ¡be ¡elucidated. ¡ ¡

• ¡The ¡astrophysical ¡importance ¡of ¡neutrinos ¡is ¡immense ¡

The ¡new ¡fronder ¡

• Sterile ¡neutrinos ¡are ¡a ¡hypothedcal ¡type ¡of ¡neutrino ¡that ¡does ¡not ¡

interact ¡via ¡any ¡of ¡the ¡fundamental ¡interac@ons ¡of ¡the ¡Standard ¡ Model ¡except ¡gravity. ¡ ¡

• ¡Since ¡per ¡se ¡they ¡may ¡not ¡interact ¡directly, ¡they ¡are ¡extremely ¡

difficult ¡to ¡detect. ¡If ¡they ¡are ¡heavy ¡enough, ¡they ¡may ¡also ¡contribute ¡ to ¡dark ¡macer. ¡ ¡

• ¡Sterile ¡neutrinos ¡may ¡mix ¡with ¡ordinary ¡neutrinos ¡via ¡a ¡mass ¡term. ¡

Evidence ¡may ¡be ¡building ¡up ¡by ¡“anomalies” ¡observed ¡by ¡several ¡ neutrino ¡experiments: ¡ ü sterile ¡neutrino(s) ¡with ¡∆m2 ¡≈ ¡10-­‑2 ¡— ¡1 ¡eV2 ¡from ¡νe ¡

• bservadon ¡in ¡νμ ¡accelerator ¡experiments ¡(LNSD ¡anomaly). ¡

ü Neutrino ¡disappearance ¡may ¡have ¡been ¡observed ¡in ¡nuclear ¡ reactors ¡and ¡very ¡intense ¡(megacurie) ¡electron ¡conversion ¡ neutrino ¡sources ¡with ¡maybe ¡comparable ¡mass ¡differences ¡

“Sterile” ¡neutrinos ¡? ¡

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!"#$%&'()'*%('&+')1"2)0"#')3"00%$4')5&"#546)7) 8-./)9)-./)9):.;)9)-.<)9):.<=)>.?)@)

Over-­‑all ¡evidence ¡is ¡moundng... ¡ ¡

! !"#$%&#'#()$#*%#&+,#()$-../'$0.&$)"#$1$2345$-+/#$ '+6(1-$

A--.B#<$2345$ 1(<$C+(+D..4? '+6(1-'

The ¡present ¡experiment ¡looks ¡for ¡the ¡a ¡LSND ¡like ¡νμ-­‑> ¡νe ¡signal ¡from ¡the ¡LNGS ¡νμ ¡beam ¡ at ¡730 ¡km ¡and ¡10 ¡≤ ¡Eν ¡≤ ¡30 ¡GeV ¡

Neutrino ¡related ¡anomalies ¡

LAr ¡TPC ¡performance ¡ ¡

• Tracking ¡device ¡ ¡

ü Precise ¡3D ¡topology ¡and ¡accurate ¡ionizadon ¡ ¡ ü Momentum ¡via ¡mul@ple ¡sca>ering ¡ ¡

• ¡Measurement ¡of ¡local ¡energy ¡deposidon ¡dE/dx ¡ ¡

ü e ¡/γ ¡remarkable ¡separadon ¡(0.02 ¡X0 ¡samples) ¡ ü ¡Pardcle ¡idendficadon ¡by ¡dE/dx ¡vs ¡range ¡ ¡

• ¡Total ¡energy ¡reconstrucdon ¡of ¡the ¡events ¡from ¡

charge ¡integradon ¡ ü Full ¡sampling, ¡homogeneous ¡calorimeter ¡ with ¡excellent ¡accuracy ¡for ¡contained ¡events ¡

RESOLUTIONS ¡ Low ¡energy ¡electrons: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡σ(E)/E ¡= ¡11% ¡/ ¡√ ¡E(MeV)+2% ¡

• Electromagn. ¡showers: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡σ(E)/E ¡= ¡3% ¡/ ¡√ ¡E(GeV) ¡ ¡

Hadron ¡shower ¡(pure ¡LAr): ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡σ(E)/E ¡≈ ¡30% ¡/ ¡√ ¡E(GeV) ¡

3D ¡reconstrucdon ¡from ¡three ¡views ¡0°, ¡± ¡60° ¡(stopping ¡μ) ¡

• 7899'$#5*'#:#",

; #

Calorimetric ¡reconstrucdon ¡

Energy ¡resoludon ¡= ¡ ¡ !

E = (13±2)% E(MeV) !(1.8±0.3)%

!"#$% !"&µ µ µ µ' #" $"&(' %&'(")*+( ,

• "&µ

µ µ µ' ."&)' /" *+,(-.,/0 #/1!(2/

• #1(0#
• !,(1,

/2/ /.(22 $!$(2 0.(20 $-(0/ #0$(#0 $123 1(1.2 1(1-, 31(11! 1(112 1(111 1(,!, 31(.!$ $124 31(1,1 31(,#1 1(!$/ 31(.,2 31(#$2 1(/2$ 1(!-1 $125 31(22/ 31(21. 31(22! 1(/.! 31(2/! 31(,,. 31(//.

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π0

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µ :&'>B"7="

5N=&<)&: J5*>6")7=7N6&"&8&<GB" 4.5 GeV

'65=&3;H"5M"*O5"&(?("=K5O&<=

D I $P

Run ¡9927 ¡Event ¡572 ¡

• CNGS ¡facility ¡delivers ¡an ¡almost ¡pure ¡νμ ¡beam ¡peaked ¡in ¡the ¡range ¡10 ¡≤ ¡Eν ¡≤ ¡30 ¡

GeV ¡(beam ¡associated ¡νe ¡about ¡1/2%). ¡The ¡signature ¡of ¡the ¡νμ-­‑> ¡νe ¡signal ¡is ¡

• bserved ¡visually. ¡

¡

• Present ¡sample: ¡1091 ¡neutrino ¡events ¡from ¡2010 ¡and ¡2011. ¡There ¡are ¡

differences ¡with ¡respect ¡to ¡LNSD ¡experiment: ¡ ü L/Eν ¡~ ¡1 ¡m/MeV ¡at ¡LNSD, ¡but ¡L/Eν≈36.5 ¡m/MeV ¡at ¡CNGS ¡ ¡ ü A ¡LNSD ¡-­‑like ¡short ¡distance ¡oscilladon ¡signal ¡averages ¡to ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡sin2(1.27∆m2

new ¡L ¡/E) ¡~1/2 ¡and ¡<P>νμ→νe ¡~ ¡1⁄2 ¡sin2(2θnew) ¡

¡

• ¡Expected ¡convendonal ¡νμ ¡-­‑> ¡νe ¡in ¡the ¡same ¡energy ¡range ¡and ¡fiducial ¡volumes ¡: ¡

ü ¡3 ¡events ¡due ¡to ¡the ¡intrinsic ¡νe ¡beam ¡contamina@on ¡ ¡ ü 1.3 ¡events ¡due ¡to ¡θ13 ¡oscilla@ons: ¡ ¡ ü 0.7 ¡events ¡of ¡νμ-­‑> ¡ντ ¡oscilla@ons ¡with ¡electron ¡produc@on. ¡

• The ¡total ¡is ¡therefore ¡of ¡5 ¡expected ¡events. ¡

Signal ¡selecdon ¡

• ¡The ¡detecdon ¡of ¡events ¡has ¡been ¡widely ¡simulated ¡by ¡a ¡very ¡sophis@cated ¡

Montecarlo ¡emula@on, ¡reproducing ¡in ¡every ¡detail ¡the ¡actual ¡signals ¡from ¡the ¡ wire ¡planes. ¡The ¡agreement ¡between ¡MC ¡and ¡observed ¡events ¡has ¡been ¡

• excellent. ¡

¡

• ¡An ¡“electron ¡signature” ¡has ¡been ¡defined ¡by ¡presence ¡of ¡a ¡single ¡minimum ¡

ionizing ¡rela@vis@c ¡electron ¡track: ¡ ü of ¡sufficient ¡length ¡from ¡the ¡vertex, ¡subsequently ¡building ¡up ¡into ¡a ¡ shower; ¡very ¡dense ¡sampling: ¡every ¡0.02 ¡X0 ¡!!! ¡ ü clearly ¡separated ¡from ¡other ¡ionizing ¡tracks ¡near ¡the ¡vertex ¡in ¡at ¡least ¡one ¡

• f ¡the ¡two ¡transverse ¡views. ¡
• ¡Visibility ¡cuts ¡reduce ¡the ¡probability ¡of ¡idendficadon ¡of ¡an ¡electron ¡tracks ¡to ¡η ¡

= ¡0.74 ¡± ¡0.05. ¡In ¡a ¡good ¡approximadon ¡η ¡is ¡independent ¡of ¡the ¡shape ¡of ¡the ¡ energy ¡spectrum. ¡

• ¡The ¡number ¡of ¡expected ¡events ¡with ¡visible ¡νμ-­‑>νe ¡is ¡then ¡3.7. ¡

Event ¡simuladon ¡with ¡Montecarlo ¡

Single wire performance

!

Noise

3.2 MeV 1.8 MeV @AB&µCD;/E&@6F$30G&205CH;/E 8-1-B&ICD;/D&@6F$30G&205CH;/H

Comparison MC and actual data

HD&J5

• dE/dx ¡of ¡individual ¡3 ¡mm ¡track ¡segments ¡reconstructed ¡in ¡3D, ¡aher ¡removing ¡δ ¡rays ¡and ¡e.m. ¡

cascades ¡

• Excellent ¡agreement ¡between ¡real ¡and ¡simulated ¡data ¡with ¡the ¡theore@cal ¡Landau ¡

distribu@on ¡

Real ¡data ¡and ¡MC ¡simulated ¡tracks ¡

Typical ¡Montecarlo ¡generated ¡event ¡from ¡the ¡ICARUS ¡simuladon ¡program ¡ with ¡Eν= ¡11 ¡GeV ¡and ¡pt= ¡1.0 ¡GeV/c. ¡Only ¡the ¡vertex ¡region ¡is ¡shown. ¡

Visual ¡idendficadon ¡of ¡a ¡ν−e ¡event ¡(MC) ¡

• Two ¡CC ¡events ¡have ¡been ¡
• bserved ¡in ¡data ¡sample, ¡

with ¡a ¡clearly ¡idendfied ¡ electron ¡signature: ¡ a) total ¡energy ¡= ¡11.5 ¡± ¡1.8 ¡ GeV, ¡Pt ¡= ¡1.8 ¡± ¡0.4 ¡GeV/ c ¡ b) Total ¡visible ¡energy ¡= ¡17 ¡

• GeV. ¡Pt ¡= ¡1.3 ¡±0.18 ¡

GeV/c ¡

• ¡In ¡both ¡events ¡the ¡single ¡

electron ¡shower ¡in ¡the ¡ transverse ¡plane ¡is ¡clearly ¡

• pposite ¡to ¡the ¡remaining ¡

part ¡of ¡the ¡event ¡

Events ¡in ¡the ¡data ¡

With ¡(∆m2 ¡–sin2(2θ)) ¡= ¡(0.11 ¡eV2, ¡0.10) ¡ as ¡many ¡as ¡30 ¡events ¡should ¡have ¡been ¡seen ¡

• The ¡ICARUS ¡experiment ¡is ¡presently ¡

compa/ble ¡with ¡the ¡absence ¡of ¡a ¡ LSND ¡anomaly. ¡The ¡limits ¡due ¡to ¡ the ¡LSND ¡anomaly ¡are ¡respecdvely ¡ 3.41 ¡(90% ¡CL) ¡and ¡7.13 ¡events ¡(99% ¡ CL) ¡ ¡

• ¡Given ¡the ¡sample ¡of ¡627 ¡νμ ¡-­‑ ¡CC ¡

events, ¡the ¡limits ¡to ¡the ¡oscilladon ¡ probability ¡are: ¡ ¡P ¡νμ→νe ¡≤ ¡5.4 ¡x ¡10-­‑3 ¡(90% ¡CL) ¡ P ¡νμ→νe ¡≤ ¡1.1 ¡x ¡10-­‑2 ¡(99% ¡CL) ¡ ¡

• ¡The ¡exclusion ¡area ¡is ¡shown ¡for ¡the ¡

plot ¡∆m2 ¡–sin2(2θ). ¡At ¡small ¡∆m2 ¡ ICARUS ¡strongly ¡enhances ¡the ¡ probability ¡with ¡respect ¡to ¡the ¡short ¡ baseline ¡experiments. ¡

Results ¡

• The ¡ICARUS ¡result ¡excludes ¡a ¡substandal ¡fracdon ¡of ¡the ¡MiniBooNE ¡curves ¡corresponding ¡

to ¡lines ¡from ¡1 ¡to ¡5. ¡

• ¡The ¡origin ¡of ¡the ¡L/Eν> ¡1 ¡(low ¡energy) ¡excess ¡observed ¡by ¡MiniBooNE ¡may ¡need ¡further ¡
• clarificadon. ¡

The ¡low ¡energy ¡excess ¡? ¡

• The ¡energy ¡dependent ¡

neutrino ¡experimental ¡ spectrum ¡(1), ¡unlike ¡LSND, ¡is ¡ characterized ¡by ¡a ¡large ¡peak ¡

• f ¡events ¡with ¡E ¡< ¡450 ¡MeV ¡

(1). ¡ ¡

• ¡In ¡the ¡peak ¡region ¡the ¡

dominant ¡signal ¡is ¡due ¡to ¡νμ ¡ misiden@fied ¡background ¡(2) ¡ ¡

• ¡Expectadons ¡from ¡LNSD ¡(2) ¡+ ¡

the ¡νμ ¡background(3) ¡below ¡E ¡ < ¡450 ¡MeV ¡do ¡not ¡add ¡(4) ¡to ¡ the ¡observed ¡signal ¡(1) ¡

The ¡MiniBooNE ¡low ¡energy ¡effect ¡

• The ¡present ¡result ¡strongly ¡

limits ¡the ¡window ¡of ¡opened ¡

• pdons ¡for ¡the ¡LSND ¡

anomaly, ¡reducing ¡the ¡ remaining ¡effect ¡to ¡a ¡narrow ¡ region ¡centered ¡around ¡ (∆m2 ¡–sin2(2θ)) ¡= ¡(0.5 ¡eV2 ¡ and ¡0.05) ¡where ¡there ¡is ¡an ¡

• ver-­‑all ¡agreement ¡(90 ¡% ¡CL) ¡

between ¡ ü the ¡present ¡ICARUS ¡limit, ¡ ü the ¡limits ¡of ¡KARMEN ¡and ¡ ü the ¡posidve ¡signals ¡of ¡ LSND ¡and ¡MiniBooNE ¡ collaboradons ¡

Conclusions ¡

LSND-­‑like ¡exclusion ¡due ¡to ¡the ¡present ¡experiment ¡

• In ¡order ¡to ¡clarify ¡the ¡previously ¡indicated ¡and ¡surviving ¡LSND/

MiniBooNE ¡(∆m2 ¡–sin2(2θ)) ¡region, ¡the ¡ICARUS ¡LAr ¡detector ¡will ¡be ¡ moved ¡next ¡to ¡CERN, ¡at ¡a ¡much ¡shorter ¡distances ¡(300 ¡m ¡and ¡1.8 ¡km) ¡ and ¡lower ¡neutrino ¡energies. ¡ ¡

• ¡This ¡will ¡increase ¡the ¡events ¡rate, ¡reduce ¡the ¡over-­‑all ¡muldplicity ¡of ¡

the ¡events, ¡enlarge ¡the ¡angular ¡range ¡and ¡therefore ¡improve ¡ substandally ¡the ¡visual ¡electron ¡selecdon ¡efficiency. ¡ ¡

• ¡In ¡absence ¡of ¡oscilladons, ¡apart ¡some ¡beam ¡related ¡small ¡spadal ¡

correcdons, ¡the ¡two ¡spectra ¡at ¡different ¡distances ¡should ¡be ¡a ¡precise ¡ copy ¡of ¡each ¡other, ¡independently ¡of ¡the ¡specific ¡experimental ¡event ¡ signatures ¡and ¡without ¡any ¡Montecarlo ¡comparisons. ¡ ¡

• ¡This ¡will ¡presumably ¡permit ¡a ¡definidve ¡clarificadon ¡of ¡the ¡“LNSD ¡

anomaly”. ¡

A ¡next ¡step ¡on ¡sterile ¡oscilladons ¡with ¡the ¡LAr ¡-­‑TPC ¡