Hierachie Hmotností Neutrin v Experimentu Hyper-Kamiokande
| Thesis title in Czech: | Hierachie Hmotností Neutrin v Experimentu Hyper-Kamiokande |
|---|---|
| Thesis title in English: | Neutrino Mass Ordering in Hyper-Kamiokande Experiment |
| Key words: | Hyper-Kamiokande|Hmotnost neutrin|Hierarchie |
| English key words: | Hyper-Kamiokande|Neutrino Mass|Ordering |
| Academic year of topic announcement: | 2023/2024 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | |
| Department: | Institute of Particle and Nuclear Physics (32-UCJF) |
| Supervisor: | RNDr. Ing. Bedřich Roskovec, Ph.D. |
| Author: | |
| Advisors: | doc. Ing. Michal Malinský, Ph.D. |
| Guidelines |
| Student se seznámí s modely predikce toku atmosférických neutrin a spočte takový tok pro experiment Hyper-Kamiokande a to v závislosti na parametrech oscilací neutrin a jejich hmotností hierarchie.
Dále tuto předpověď využije v simulaci detektoru a určí počty skutečně detekovaných neutrin. Získané hodnoty podrobí statistické analýze a určí potenciál experimentu Hyper-Kamiokande pro změření hmotností hierarchie neutrin. |
| References |
| 1) C. Giunti, Ch. W. Kim, Fundamentals of Neutrino Phzsics and Astrophysics, Oxford Universitz Press, 2007.
2) Modely predikce toku atmosférických neutrino, např. Atmospheric neutrino flux calculation using the NRLMSISE-00 atmospheric model, M. Honda et al., Phys.Rev.D 92 (2015) 2, 023004, e-Print: 1502.03916 [astro-ph.HE] 3) Hyper-Kamiokande Design Report, Hyper-Kamiokande Collaboration (K. Abe et al.), e-Print: 1805.04163 [physics.ins-det] |
| Preliminary scope of work |
| Jednou z palčivých ale dosud nezodpovězených otázek fyziky neutrin je uspořádání jejich hmotových stavů, tzv. hierarchie hmotností neutrin. Hierarchy má zásadní dopad například na hledání bezneutrinových dvojitých beta rozpadů nebo třeba v otázce unifikačních teorií.
Hierarchie hmotností neutrin se dá určit z měření oscilací atmosférických neutrin, jejichž efekt se mění v závislosti na jejich energii a délce dráhy (reprezentovanou úhlem příchodu neutrina do detektoru). Proto je nutné mít detektor s dobrým energetickým a úhlovým rozlišením. Právě takovým detektorem bude disponovat mezinárodní experiment Hyper-Kamiokande, který je ve výstavbě v Japonsku. Detekce neutrin probíhá pomocí měření Čerenkovova záření z jejich interakcí. V rámci této práce student udělá předpověď toku atmosférických neutrin v experimentu Hyper-Kamiokande v závislosti na parametrech oscilací neutrin a jejich hmotností hierarchie. Předpověď využije pro predikci měření těchto neutrin v detektoru a následně provede statistickou analýzu potenciálu určení hierarchie experimentem. |
| Preliminary scope of work in English |
| One of the key but still not addressed questions in neutrino physics is the ordering of their masses, so-called neutrino mass ordering. The realization of the ordering has in particular crucial impact on the searches for neutrinoless double beta decay or in question of unified theories.
Neutrino mass ordering can be determined from the atmospheric neutrino oscillations, which effect is a function of their energy and propagation distance (represented by the incoming angle to the detector). Thus it is important to have a detector with a good energy and angular resolution. Such a detector will be at disposal in the international Hyper-Kamiokande experiment, currently under construction in Japan. The neutrino detection is based on the collection of Cherenkov light emitted in its interactions. Within this thesis, the student will predict the flux of the atmospheric neutrinos in the Hyper-Kamiokande experimental site as a function of oscillation parameters and neutrino mass ordering. The prediction will be used in the estimation of the neutrino event rates in the detector. The potential of the experiment to determine the neutrino mass ordering will be assessed by a statistical analysis of these event rates. |