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U n d e r s t a n d i n g N e u t r i n o I n - PowerPoint PPT Presentation

U n d e r s t a n d i n g N e u t r i n o I n t e r a c t i o n s U s i n g D e e p L e a r n i n g A d a m A u r i s a n o U n i v e r s i t y o f C i n c i n n a t


  1. U n d e r s t a n d i n g N e u t r i n o I n t e r a c t i o n s U s i n g D e e p L e a r n i n g A d a m A u r i s a n o U n i v e r s i t y o f C i n c i n n a t i G P U T e c h n o l o g y C o n f e r e n c e Wa s h i n g t o n D . C . 2 N o v e m b e r 2 0 1 7

  2. N e u t r i n o s i n t h e S t a n d a r d Mo d e l 1 9 3 0 : Wo l f g a n g P a u l i p r o p o s e d n e u t r i n o s t o b m a k e d e c a y s c o n s e r v e e n e r g y n e 1 9 5 6 : C o w a n a n d R e i n e s d i s c o v e r e d t h e 1 9 6 2 : L e d e r m a n , S c h w a r t z , a n d S t e i n b e r g e r n m d i s c o v e r e d t h e n t N e u t r i n o s o n l y f e e l t h e w e a k f o r c e 2 0 0 0 : D O N U T c o l l a b o r a t i o n d i s c o v e r e d t h e I n t h e S M n e u t r i n o s a r e m a s s l e s s 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 2

  3. T h e P l o t T h i c k e n s . ● S N O n e – S h o w e d t h a t f r o m t h e s u n l e s s t h a n e x p e c t e d – T o t a l n u m b e r o f n e u t r i n o s a g r e e d w i t h e x p e c t a t i o n s ● S u p e r - K a m i o k a n d e n m – L o o k e d f o r p r o d u c e d i n t h e a t m o s p h e r e b y c o s m i c r a y s n m – D e f i c i t o f g o i n g u p t h r o u g h t h e e a r t h c o m p a r e d t o t h o s e c o m i n g d o w n f r o m t h e s k y . 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 3

  4. T h e P l o t T h i c k e n s . O s c i l l a t i o n s ! ● S N O n e – S h o w e d t h a t f r o m t h e s u n l e s s t h a n e x p e c t e d – T o t a l n u m b e r o f n e u t r i n o s a g r e e d w i t h e x p e c t a t i o n s ● S u p e r - K a m i o k a n d e n m – L o o k e d f o r p r o d u c e d i n t h e a t m o s p h e r e b y c o s m i c r a y s n m – D e f i c i t o f g o i n g u p t h r o u g h t h e e a r t h c o m p a r e d t o t h o s e c o m i n g d o w n f r o m t h e s k y . 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 4

  5. N e u t r i n o s h a v e Ma s s ! T h e y i n t e r a c t w i t h a N e u t r i n o s a r e T h e y t r a v e l a s a p r o d u c e d w i t h a d e f i n i t e f l a v o r – m a y b e s u p e r p o s i t i o n o f d i fg e r e n t t h a n i t s s t a r t i n g d e f i n i t e f l a v o r m a s s s t a t e s f l a v o r L = b a s e l i n e t r a v e l e d D m 2 2 2 N e u t r i n o s o s c i l l a t i o n s a r e o n l y s e n s i t i v e = m – m j i N o t a b s o l u t e m a s s e s ! 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 5

  6. N e u t r i n o s h a v e Ma s s ! q 2 s i n 2 D m 2 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 6

  7. . B u t N o t Mu c h ● N e u t r i n o o s c i l l a t i o n s r a i s e a s m a n y q u e s t i o n s a s t h e y a n s w e r – Wh y a r e n e u t r i n o s s o m u c h l i g h t e r t h a n e v e r y o t h e r p a r t i c l e s ? – Wh y i s n e u t r i n o m i x i n g s o m u c h l a r g e r t h a n q u a r k m i x i n g ? – A r e n e u t r i n o s t h e i r o w n a n t i p a r t i c l e s ? – D o t h e y v i o l a t e C P ? B y e n o u g h t o e x p l a i n t h e m a tu e r - a n t i m a tu e r a s y m m e t r y o f t h e u n i v e r s e ? ● N e u t r i n o e x p e r i m e n t s c a n h e l p , b u t i t i s c r u c i a l t h a t w e c a n : – S e p a r a t e n e u t r i n o f l a v o r s e fg i c i e n t l y a n d w i t h h i g h p u r i t y – A c c u r a t e l y e s t i m a t e t h e n e u t r i n o ’ s e n e r g y n e u t r i n o s 1 0 6 t i m e s l i g h t e r t h a n e l e c t r o n s ! 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 7

  8. n e N u MI O fg - A x i s A p p e a r a n c e E x p e r i m e n t N O v A i s a l o n g - b a s e l i n e n e u t r i n o o s c i l l a t i o n e x p e r i m e n t l o c a t e d 1 4 m r a d o fg - a x i s f r o m t h e N u MI b e a m d e s i g n e d t o m e a s u r e : n e a p p e a r a n c e ● q 2 ● Ma s s h i e r a r c h y o c t a n t 3 ● C P v i o l a t i o n n m d i s a p p e a r a n c e D m q 2 ● I m p r o v e d p r e c i s i o n o n | 2 | a n d 3 2 3 N C d i s a p p e a r a n c e ● S e a r c h f o r s t e r i l e n e u t r i n o s q 3 q 2 ● C o n s t r a i n a n d 4 4 O t h e r s ● S ● S h o r t - b a s e l i n e u p e r n o v a e ● E s t e r i l e s x o t i c s ● C r o s s s e c t i o n s 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 8

  9. n e N u MI O fg - A x i s A p p e a r a n c e E x p e r i m e n t N O v A i s a l o n g - b a s e l i n e n e u t r i n o o s c i l l a t i o n e x p e r i m e n t l o c a t e d 1 4 m r a d o fg - a x i s f r o m t h e N u MI b e a m d e s i g n e d t o m e a s u r e : n e a p p e a r a n c e ● q 2 ● Ma s s h i e r a r c h y o c t a n t 3 ● C P v i o l a t i o n n m d i s a p p e a r a n c e D m q 2 ● I m p r o v e d p r e c i s i o n o n | 2 | a n d 3 2 3 N C d i s a p p e a r a n c e ● S e a r c h f o r s t e r i l e n e u t r i n o s q 3 q 2 ● C o n s t r a i n a n d 4 4 O t h e r s ● S ● S h o r t - b a s e l i n e u p e r n o v a e ● E s t e r i l e s x o t i c s ● C r o s s s e c t i o n s 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 9

  10. N O v A D e t e c t o r D e s i g n L o w Z t r a c k i n g c a l o r i m e t e r c o m p o s e d o f a l t e r n a t i n g h o r i z o n t a l a n d v e r t i c a l p l a n e s o f l i q u i d s c i n t i l l a t o r f i l l e d c e l l s . N e a r d e t e c t o r ( N D ) F a r d e t e c t o r ( F D ) ● 0 ● 1 . 3 k t o n 4 k t o n ● F ● 6 Wa v e l e n g t h s h i fu i n g f i b e r s u n c t i o n a l l y e q u i v a l e n t t o F D f o r 5 % a c t i v e m a s s ● ~ c a r r y l i g h t o u t o f t h e c e l l s t o s y s t e m a t i c u n c e r t a i n t y r e d u c t i o n 3 4 4 , 0 0 0 c h a n n e l s ● F A P D s . a s t e r e l e c t r o n i c s ● Mu o n c a t c h e r t o c o n t a i n m u o n s ● ~ 2 0 , 0 0 0 c h a n n e l s 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 1 0

  11. C a n Y o u F i n d t h e N e u t r i n o ? ● N O v A t a k e s d a t a i n 5 5 0 m s i n c r e m e n t s ● T h e F D i s o n t h e s u r f a c e , s o m o s t a c t i v i t y i s d u e t o c o s m i c r a y s – 1 0 0 , 0 0 0 s c o s m i c r a y s / s e c o n d n m / – 1 0 0 s o f y e a r n e – 1 0 s o f / y e a r 2 November 2017 A d a m A u r i s a n o - G T C - D C 2 0 1 7 1 1

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