Measurement of the Muon Neutrino Charged Current interactions and the muon neutrino single pion cross section on CH using the T2K near detector

Abstract

El experimento T2K es un experimento de neutrinos de largo recorrido que utiliza un haz casi puro the neutrinos muónicos. El objetivo principal del experimento es a medida de los parámetros de oscilación del neutrino muónicos. Para conseguir éste objetivo, T2K necesita una rigurosa predicción del índice de interacciones en el detector lejano, Super-KamiokaNDE. El detector cercano de T2K, ND280, calcula el índice de interacciones y estima el número de eventos en el detector lejano.

Las interacciones de neutrino muónico de corriente cargada en el detector cercano (ND280) son usadas para predecir el índice de eventos en el detector lejano (Super-KamiokaNDE). Para una mejor restricción de los parámetros de sección eficaz, los cuales dominan el análisis junto con las incertezas de la prediccion del flujo, categorizamos los eventos seleccionados en tres grupos de acuerdo con el número de piones en el estado final. Estas tres categorías permiten un mejor ajuste de la señal del canal de oscilación (Corriente Cargada Quasielástica) y el principal ruído en oscilaciones (Corriente Cargada de 1 Pión Cargado).

Actuales y futuros experimentos de neutrinos están limitados por las incertezas en las secciones eficaces de neutrinos. Los modelos actuales de sección eficaz están en tension con los datos experimentales en algunos rangos energéticos. Esto hace que sea critico estudiar secciones eficaces de neutrino--nucleo en todos los canales de interacción posibles. La producción the un solo pión en interacciones de neutrino muónico de corriente cargada es uno de los principales canales en tensión con los modelos. Como segunda contribución, presentamos el cálculo de producción the un solo pión en interacciones de neutrino muónico de corriente cargada usando un enfoque indepenediente del modelo explorando la capacidad total del detector ND280 para establecer las distribuciones cinemáticas del evento. La mejore del conocimiento de las interacciones, y en concreto del canal de producción de un sólo pión, permitirá la reducción de las incertidumbres sistemáticas en el análisis de oscilaciones.

The T2K experiment is a long baseline neutrino experiment which utilizes an almost pure muon neutrino beam. The main goal of the experiment is the measurement of the oscillation parameters of the muon neutrinos. In order to achieve this goal, T2K requires an accurate prediction of the interaction rates in the far detector, Super-KamiokaNDE. The near detector of T2K, ND280, measures the interaction rates and estimates the number of events at the far detector.

The muon neutrino charged current interactions in the near detector (ND280) are used to predict the rate at the far detector (Super-KamiokaNDE). To a better constrain of the cross section parameters, which are dominant in the analysis together with the flux uncertainty, we categorize the selected events in three different samples according to the number of pions in the final state. These categories allow for a better constrain of the oscillation signal channel (Charged Current Quasielastic) and the main oscillation background (Charged Current 1 Charged Pion).

Current and future neutrino experiments are limited by neutrino cross section uncertainties. The actual cross section models are in tension with the experimental data in some energy ranges. It is still critical to study neutrino-nucleus cross sections on all possible interaction channels. The muon neutrino charged current single pion production is one of the main channels in tension with the model. As a second contribution, we present the measurement of the Charged Current single positive pion production cross section using a model independent approach exploring the full capability of the ND280 detector to determine the kinematical distributions of the event. The improved knowledge of the interactions, and in concrete for the single pion channel, will allow the reduction of the the systematical uncertainties in the oscillation analysis.