GDR Neutrino Compte rendu dactivits du groupe GT1 dtermination des paramtres du neutrino

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GDR NeutrinoCompte rendu dactivités du
groupe GT1 (détermination des paramètres du
neutrino)

• Thierry Lasserre (CEA/Saclay APC)
• Dominique Duchesneau (LAPP)
• LAL Orsay
• 10-11 Juin 2005

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Rappel des paramètres à mesurer
?m221 - ?12 ?m232 - ?23
signe(?m232) - ?13 - ?
Mais pas déchelle de masse absolue avec les
oscillations --gt ? ??0? ?
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Programme du groupe GT1

• Ce groupe de travail sarticule autour des
  diverses approches expérimentales afin de
  déterminer les paramètres des neutrinos. Les
  objectifs de ce groupe sont de
• Favoriser les échanges dinformations entre les
  diverses équipes
• françaises engagées sur des expériences
   neutrinos  au travers de
• brèves présentations et de status report lors
  des rencontres
• NEMO (nature du neutrino et échelle de masse
  absolue) 
• Borexino et KamLAND (secteur  solaire , ?m221
  et ?12) 
• OPERA, MINOS, et K2K (secteur  atmosphérique ,
  légère amélioration de notre connaissance de
  langle de mélange ?13) 
• Double Chooz (amélioration de notre connaissance
  de langle de mélange ?13 ) 
• T2K (amélioration des paramètres atmosphériques
  ?m232 et ?23, et de notre connaissance de langle
  de mélange ?13 phase préliminaire de mesure de
  la phase ?) 
•  Impliquer des théoriciens phénoménologues dans
  certains aspects pouvant amener une avancée dans
  les résultats expérimentaux (ex  calcul
  déléments de matrice nucléaire pour la double
  bêta, modèles prédisant la structure de la
  matrice PMNS, modèle de masses des neutrinos,
  flux des réacteurs, section efficaces)

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Les étapes envisagées

• Étape 1  Confirmation des oscillations, mesures
  de ?matm2 et ?13, et panorama actuel en double
  bêta. Synthèse des connaissances actuelles de la
  matrice PMNS. Revue des expériences impliquant
  les groupes français et discussion des méthodes
  dextraction des paramètres des données Némo,
  K2K, CNGS/OPERA, Borexino, KamLAND, MINOS, Double
  Chooz, T2K

• Étape 2  Vers la détermination de ?13 (si
  sin2(2?13)lt0,01), de la hiérarchie de masse, et
  de léchelle de masse absolue. Les projets et
  leurs potentiels prochaine génération de manip
  double bêta, T2K et autres super faisceaux,
  faisceaux bêta, deuxième génération de manip
  réacteur, usine à neutrino

• Étape 3  Quelles expériences combinaisons
  dexpériences pour extraire les paramètres des
  neutrinos et particulièrement la phase ?
  (partenariat avec les autres groupes de travail).
  Complémentarité et synergies des projets  double
  bêta, accélérateurs, réacteurs, et utilisant les
  sources naturelles de neutrinos.
• Implications des groupes français?
• ? Recommandations

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Etape 1

• Confirmation des oscillations, mesures de ?matm2
  et ?13, et panorama actuel en ßß0?

Secteur atmosphérique - non accélérateur
K/SK, MACRO, Soudan - accélérateur K2K,
MINOS Secteur solaire - solaire SNO,
K/SK, Gallex/GNO, SAGE, Homestake - réacteur
KamLAND
Interventions GT1 - Revue sur la ßß0? et
laprès Nemo3 (C. Augier, Juin 05, IPN Orsay) -
Bilan des connaissances de la matrice MNSP
Septembre 05, IPN Lyon)
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Etape 1

• Synthèse des connaissances actuelles de la
  matrice PMNS.

Nouveau résultat de MINOS
Limite supérieure (CHOOZ)
Interventions GT1 - Present and future
challenges in neutrino oscillations (T. Schwetz,
Octobre 05, APC) Sterile ? and the LSND
experiment and ? mixing matrix parameter
determination
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Etape 1

• Revue des expériences impliquant les groupes
  français et discussion des méthodes dextraction
  des paramètres des données

• Nemo et Super-Nemo
• L. Simard, 14-15/03/05 au CPPM
• C. Augier, 13-14/06/05 IPN Orsay
• CNGS/OPERA
• D. Duchesneau, 14-15/03/05 au CPPM
• MINOS
• A. Cabrera, 2-3/02/06 IRES
• A. Sousa, 10-11/05/06, LAL
• Double Chooz
• D. Motta, 14-15/03/05 au CPPM
• A. Cabrera, 19-20/09/05 IPN Lyon
• K2K
• J. Argyriades, 2-3/02/06 IRES
• T2K
• J. Bouchez D. Autiero (LAr), 14-15/03/05 au
  CPPM
• M. Fechner, 13-14/06/05 IPN Orsay
• A. Rubbia (Lar), 19-20/09/05 IPN Lyon

A venir Borexino KamLAND
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Etape 1

• Informer la communauté du GDR des derniers
  résultats dans le domaine des ?
• Présentation dexpériences en cours, mais sans
  implications françaises (actuelle)

• Résultats finaux de K2K J. Argyriades,
  2-3/02/06 IRES
• Résultats de MINOS Alexandre Sousa,
  10-11/05/06 au LAL
• Lexpérience ßß0? GERDA S. Schoenert,
  10-11/05/06 au LAL

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Résultats de MINOS
Alexandre Sousa, 10-11/05/06 au LAL

• In this talk we have presented the first
  accelerator neutrino oscillation results from a
  0.93?1020 POT exposure of the MINOS far detector.
• Our result disfavours no disappearance at 5s and
  is consistent with n oscillations with the
  following parameters

• The systematic uncertainties on this measurement
  are well under control and we should be able to
  make significant improvements in precision with a
  larger dataset.
• Our total exposure to date is 1.4?1020 POT.

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Actions transverses aux expériences

• Discussion et éventuellement harmonisation des
  méthodes statistiques utilisées pour prédire les
  potentiels des expériences.
• réalisation de comparaisons transparentes des
  différentes expériences,
• étude de la complémentarité des différents
  programmes
• proposition des méthodes/scénarios de
  combinaison des résultats.
• Interventions GT1
• - Mesure de ?13 au CNGS (OPERA ICARUS) par
  D. Duchesneau, 13-14/06/05 Orsay
• Interventions GT5 en liens avec GT1
• - GLoBES M. Rolinec, 20-21/10/05 APC

• Synthèse de la connaissance des paramètres
  d'oscillation atmosphérique et solaire, attendue
  dans les projets en cours ou à venir (KamLAND,
  Minos, Mini Boone, K2K) en prenant en compte les
  incertitudes sur les paramètres mesurés et
  corrélations et dégénérescence entre ?13, phase
  CP, hiérarchie de masse
• ? pas encore de consensus si lon en juge des
  présentations données par les différents orateurs
  du GDR

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Vers une prescription ?
Limite si pas de signal (90 C.L., 3?)
Potentiel de découverte (3?)
bi-plots ajustement des deux paramètres
sin2(2?13) vs CP-?
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Etape 2

• La détermination de la nature du neutrino
  (Majorana ou Dirac), et léchelle de masse
  absolue (mesure dune masse effective de lordre
  de 30 meV) 
• ? Présentation de létat des lieux des
  expériences en cours et à venir (Super-Némo
  GERDA), mais il faudrait élargir le spectre des
  expériences présentées au GDR
• Recherche de la valeur de langle de mélange ?13
  si celle-ci échappe à Double Chooz T2K, ou
  équivalents 
• Détermination de la hiérarchie de masse par
  mesure des effets de matière 
• Recherche de mise en évidence de la violation de
  CP dans le secteur leptonique
• ? Quelle stratégie en Europe par rapport à celle
  du Japon et des US
• Y.Declais, 14-15/03/05 au CPPM
• ? International Scoping Study of a future
  Accelerator neutrino Complex
• L. Mosca, 13-14/06/05 IPN Orsay
• ? NNN05 et discussion autour du projet Mégatonne
• Alain De Bellefon, 13-14/06/05 IPN Orsay
• ? International Scoping Study of a future
  Accelerator  neutrino Complex
• Alain Blondel,  19-20/09/05 IPN Lyon
• ? Pas de présentation dédiées aux effets de
  matière NOVA?

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Etape 3

• Quelles expériences combinaisons dexpériences
  pour extraire les paramètres des neutrinos et
  particulièrement la phase ? (partenariat avec les
  autres groupes de travail). Complémentarité et
  synergies des projets  double bêta,
  accélérateurs, réacteurs, et utilisant les
  sources naturelles de neutrinos.
• Implications des groupes français?
• ? Recommandations

• Ces travaux nécessiteront des synthèses
  darticles et davis d experts, éventuellement
  deffectuer des simulations, des études de
  performances. Il faudra collaborer avec les
  groupes internationaux déjà impliqués dans ces
  activités. Elles concernent 
• La prochaine génération dexpériences double
  bêta sans neutrino
• Les projets sur accélérateur avec des faisceaux
  de neutrinos de haute intensité ( super
  faisceau ,  faisceau bêta ,  usine à
  neutrinos ) 
• les projets dexpérience de réacteur de 2ème
  génération 
• Les projets utilisant des sources naturelles de
  neutrinos (atmosphérique, solaire, supernovae,
  ) 
• Pour ces trois dernières thématiques à moyen et
  long terme, les détecteurs proposés comptent 
• Les détecteurs Tcherenkov à eau dune masse de
  quelques centaines de kilotonnes à une
  mégatonne 
• Les détecteurs à argon liquide de seconde
  génération (100 kilotonnes), le détecteur
  magnétisé dune cinquantaine de kilotonnes pour
  lusine à neutrino)
• Les détecteurs à liquide scintillant de
  prochaine génération, dune masse denviron 50
  kilotonnes. 

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Liens avec les autres GTs

• Les performances des projets dexpériences vont
  dépendre d'un certain nombre d'ingrédients dont
  la maîtrise des incertitudes est essentielle. Il
  s'agit par exemple des flux neutrinos
  accélérateurs réacteurs, sections efficace
  d'interaction neutrino en fonction de l'énergie,
  des machines, etc
• Une contribution importante d'optimisation, de
  comparaison de modèles devra être réalisée dans
  le cadre de ce groupe de travail. Il y aura donc
  une connexion très étroite avec le travail du GT5
  (outils).

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Exemple recherche de la valeur de ?13
3 angles de mélange 1 phase CP à mesurer

• Intérêt stratégique ? définition du programme
  expérimental pour rechercher la violation de CP
  dans le secteur des leptons liée à lasymétrie
  matière-antimatière dans lUnivers ?

• Intérêt théorique ? comprendre les oscillations
  de neutrinos

Lien avec intervention GT2 - Neutrino mass
models and theta_13 F. Feruglio, 20-21/10/05 APC

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Conclusions perspectives

• Les 3 étapes
• Etape 1 
• objectifs atteints
• rythme de croisière évolutions des manips à
  suivre
• Présentations Borexino KamLAND à venir ?
• Etape 2 
• en cours
• Présentation Nova (hierarchie de masse),
  Panorama réacteurs (Daya Bay, Kaska, Reno, Double
  Chooz )
• Etape 3  pas vraiment commencée

• Mission de formation du GDR
•  les présentations des jeunes chercheurs seront
  encouragées 
• 6 présentations détudiants et de post-doc

• Autres thème de physique à développer
• Liens avec dautres GTs
• La diffusion cohérente des neutrinos
• Le moment magnétique du neutrino