Etat des lieux des analyses d’oscillation de l'expérience K2K

Etat des lieux des analyses d’oscillation de l'expérience K2K Jérémy ARGYRIADES

PLAN • Analyse officielle de disparition nμnµ • Analyse officielle d’apparition nμne • Analyse originale d’apparition nμne Jérémy ARGYRIADES

L’expérience K2K Flux de nm Jérémy ARGYRIADES

L’expérience K2K Jérémy ARGYRIADES

Analyse officielle de disparition nμnµ M. Haesegawa Jérémy ARGYRIADES

Combiné K2K SK Résultats (SK-I L/E + K2K) Combiné K2K SK Jérémy ARGYRIADES

Analyse officielle de disparition nμne S. Yamamoto Jérémy ARGYRIADES

Coupures de sélection : vocabulaire Jérémy ARGYRIADES

Evolution après chaque coupure Au total, #bdf attendu = 1,68 #observé = 1 Efficacité au signal ~30% S/√B ~ 0,3 Jérémy ARGYRIADES

Candidat : RUN: 21858 EVENT: 2240771 Eg1: 266.7MeV Eg2: 170.8MeV qgg: 22.5 deg. Mgg: 83.1MeV/c2 e-like ring 2 gamma rings (POLFIT) Jérémy ARGYRIADES

Limites supérieures K2K-I+II (#obs.=1) K2K-I (#obs.=0) limite sensibilité K2K-2 (#obs.=1) Limites supérieures sursin22qme(90% CL) 0.13@2.8e-3 Jérémy ARGYRIADES

Analyse originale de disparition nμne J. Argyriades Jérémy ARGYRIADES

Coupures de sélection Un des bruits principaux qui résiste aux coupures de sélection est l’interaction à courant neutre nm+ nucl. nm+ nucl. + p0 En effet, le p0 se désintègre parfois en deux g orientés dans le référentiel du laboratoire dans la même direction : ils sont ainsi souvent pris pour un anneau unique. Produisant également des gerbes électromagnétiques, ils simulent ainsi un évènement de type électronique. Jérémy ARGYRIADES

Likelihood Pattern ID p0 Plus « anneau unique » En réalité : Likelihood Ring Counting CUT CCQE ne oscillés Plus « e-like » Pattern Vs dlfct : idée originale de discrimination du bruit de fond L’idée de cette coupure consiste à combiner la reconstruction du type de particule (Pattern ID) et la reconstruction du nombre d’anneau (Ring Counting). En effet, le signal de ne est reconstruit comme un électron à anneau unique, tandis que les deux g du p0 (le bruit) doivent être mal reconstruits comme un électron à anneau unique. Jérémy ARGYRIADES

Coupures de sélection PID Vs Ring Counting des ne QE oscillés et des p0 ne QE oscillés Ces figures ont été obtenues à partir de la simulation MC de l’expérience. La droite correspond à la coupure optimale pour cet échantillon de données. Elle correspond à : Rng Cnt < a x Pattern + b. L’optimisation a été obtenue en faisant varier les paramètres a et b de cette droite, en cherchant à optimiser le rapport S/√B. p0 Jérémy ARGYRIADES

Coupures de sélection Comb. Lin. des ne QE oscillés et des p0 Contamination après coupure: 10,8% +/- 0,4% (stat.) + 1,6% - 0,6% (syst.) Jérémy ARGYRIADES

Coupures de sélection Spectre en énergie des ne QE oscillés J’ai également mis à profit les différences entre les spectres en énergie des ne issus de la contamination du faisceau (le bruit) et de ceux provenant d’une oscillation d’un nm (le signal). En effet, le signal diminue plus rapidement que le bruit. De manière similaire à la coupure précédente, le rapport S/√B a été maximisé par MINUIT. Les bornes du domaine d’énergie ont été arrondis à [250 MeV; 2 GeV]. Energie (MeV) Jérémy ARGYRIADES

Evolution après chaque coupure K2K I K2K II détectés détectés Au total, #bdf attendu = 2,17 #observé = 2 Efficacité au signal ~60% S/√B ~ 0,5 Jérémy ARGYRIADES

(en eV²) sin² (2 q13) q13 (en °) 0 9,2 13,3 16,6 19,6 22,5 25,4 13,3 28,4 35,8 45 Recherche d'oscillation nμne En appliquant cette fonction de vraisemblance à tous les couples de paramètres, les contours d’exclusion peuvent être déterminés à différents niveaux de confiance (confident level ou CL) : par exemple, pour 2 paramètres estimés, Dc² = 4,61 correspond à un niveau de confiance de 90%. Le contour à 90% de K2K est comparé à celui de l’expérience CHOOZ : bien que non prévue pour l’analyse d’apparition, K2K obtient des résultats se rapprochant de la meilleure limite actuelle. Jérémy ARGYRIADES

Recherche d'oscillation nμne c² En cas de mesure très précise de , le test d’hypothèse portant seulement sur sin² (2 q13) sera plus contraignant : pour = 2,8.10-3eV² avec un seul paramètre libre, Dc²90%=2,71  sin² (2 q13) <0,3 sin² (2 q13) Jérémy ARGYRIADES

Conclusion A 90% de niveau de confiance : • Nouveau domaine de Dm223 : [ 2,05.10-3 eV² ; 3,01.10-3 eV² ] à sin22q23=1 • Nouvelle limite supérieure sur q13 : sin22q13<0,26 à Dm223=2,8.10-3eV2. • Les coupures de sélection sont rodées pour les futures données de T2K. Jérémy ARGYRIADES

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Back-up : Fonctions de vraisemblance pour l’identification du type de particule Pour les anneaux uniques : Jérémy ARGYRIADES

K2K + SK L/E Jérémy ARGYRIADES

Combien de neutrinos attendus à SK? Comment extrapoler de la KT à SK? Comment tenir compte des incertitudes sur le flux de neutrinos et les taux de misidentification? Quelle loi de probabilité peut décrire au mieux l'apparition de neutrinos électroniques ? Loi de Poisson :  Comment sommer chaque domaine d’énergie et faciliter la maximisation de la fonction de vraimseblance ? Comment enfin introduire des paramètres libres représentant les erreurs systématiques de l’expérience? Recherche d'oscillation nμne Jérémy ARGYRIADES

Recherche d'oscillation nμne • Afin que chaque domaine d’énergie influence de manière équiprobable la fonction de vraisemblance, ils ont été estimés par affinements successifs.Ainsi, deux critères ont été utilisés : • Critère de simplicité : les bornes des domaines sont arrondis aux centaines. • Critère d’équiprobabilité : chacun des 6 domaines a à peu près autant de chances R de présenter une oscillation nmne. Spectre en énergie des ne QE oscillés Energie (MeV) Jérémy ARGYRIADES

Reduction summary * Normalized by Nsk Jérémy ARGYRIADES

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