e

e

0Z

corrente neutra leptonicacorrente neutra leptonica

urto urto e e , tra un neutrino del fascio un , tra un neutrino del fascio un

elettrone della molecola di freonelettrone della molecola di freon

il neutrino continua la sua strada il neutrino continua la sua strada leggermente deviato, ma invisibileleggermente deviato, ma invisibile

l’elettrone appare improvvisamente l’elettrone appare improvvisamente dal nulla spiraleggiandodal nulla spiraleggiando

si deve controllare che non ci siano si deve controllare che non ci siano muonimuoni

correnti neutre adronichecorrenti neutre adroniche

urto urto p p , tra un neutrino del fascio un , tra un neutrino del fascio un

protone o un neutrone della molecola protone o un neutrone della molecola di freondi freon

cross-section 2000 volte maggiore del cross-section 2000 volte maggiore del caso leptonicocaso leptonico

dopo l’urto il protone molto energetico dopo l’urto il protone molto energetico produce molti hadroni ( pioni, che produce molti hadroni ( pioni, che bisogna distinguere dal mu). Bisogna bisogna distinguere dal mu). Bisogna identificare tutti i secondariidentificare tutti i secondari

Si erano perse nel passato le correnti neutre?

Si può valutare che in parte il segnale di corrente neutra sia stato “ucciso” dai tagli in energia, piuttosto alta, per evitare i neutroni creati dalle interazioni dei neutrini con la schermatura della camera a bolle.

Si pensava che i neutroni invisibili potessero interagire con i protoni della camera a bolle, creando un fondo indistinguibile.

Gargamelle

Both neutral currents (no e or in final state)

And charged currents are used

Any track attributed to muons regarded as CC

hadronsN

hadronsN

hadronsN

hadronsN

NX

0Z

e

e

0Z

NX

0Zesempi di eventi di corrente neutra

1971 Weinberg : ¼<rapporto correnti cariche/correnti neutre<1/8

GARGAMELLE

• The most direct and reliable evidence for a weak neutral current would be the observation of neutrino, or anti-neutrino, scattering from an electron.

• There was only one possible reaction found, so the experimental setup was changed to try and use neutrino induced hadron events

Gargamelle

Neutrinos come from & K decay produced from collision of p with nucleus

Neutrino Beam Branching Ratio

+ Ѓ 0.999

+Ѓee ~10-4

K+ Ѓ 0.63

K+Ѓee ~10-5

K+ Ѓ ~0.03

K+ Ѓ ee ~0.05

•Roughly ten times as many pions as kaons produced

•Find

210e

N

N

schema del

fascio di neutrini

a 200 Gev del

CERN

separazione in separazione in energia dei neutrini energia dei neutrini provenienti da provenienti da decadimento di mu decadimento di mu e di Ke di K

neutrino beamneutrino beam

PS neutrino neutrino beambeam

La scoperta delle correnti neutre: gargamelle

Ecole Polytechniques, ParigiEcole Polytechniques, Parigi gargamelle (circa 1000 gargamelle (circa 1000

tonnellate di rame e tonnellate di rame e acciaio) camera a bolle al acciaio) camera a bolle al freon realizzata in 6 annifreon realizzata in 6 anni

gargamelle

GARGAMELLEGARGAMELLE

nel 1973 è stata messa in evidenza la esistenza di interazioni di neutrino, senza la produzione di leptoni carichi , prodotti nella camera a bolle Gargamelle dallo stretto fasscio di neutrini a 200Gev del CERN, e, quasi contemporaneamente nello spettrometr del Fermilab

ee

HPV,fermilabHPV,fermilab

gargamelle,gargamelle,CERNCERN

pp

GargamelleCan estimate background hadron signal, measure neutron stars (associated signal, AS) – mostly occur in front of bubble chamber

09.045.0sin9

20sin2

1

03.021.0sin27

20sin2

1

42

42

WW

WW

CC

NC

CC

NC

The results agreed well with the GSW standard model

Gargamelle Results

An electron scattered from a neutrino – CERN 1973

Z0

e+e-

Though the neutrino scattering from electron experiments did not provide a large number of reactions, they did find neutral currents, such as the historic exposure on the right. The first direct evidence for a weak neutral current

Neutral Currents

Bibliography

Introduction to High Energy Physics, D. H. Perkins, Cambridge 4th edition

The Ideas of Particle Physics, Coughlan and Dodd, Cambridge, 2nd edition

The Experimental Foundations of Particle Physics, Cahn and Goldhaber, Cambridge, (1993)

http://atlas.web.cern.ch/Atlas/documentation/EDUC/physics10.html - cartoon

F.J. Hasert et al. “Observation of Neutrino-like Interactions without Muon or Electron in the Gargamelle Neutrino Experiment” Phys. Lett. B, 46, 138 (1973)