T2K: differenze tra le versioni

Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
Funzionalità collegamenti suggeriti: 3 collegamenti inseriti.
Funzionalità collegamenti suggeriti: 1 collegamento inserito.
 
(4 versioni intermedie di 4 utenti non mostrate)
Riga 1:
'''T2K''' (" [[Tōkai (Ibaraki)|Tokai]] to [[Hida|Kamioka]] ") è un esperimento [[Fisica delle particelle|di fisica delle particelle]] che studia le [[Oscillazione del neutrino|oscillazioni]] dei [[Neutrino|neutrini]] da acceleratore. L'esperimento è condotto in [[Giappone]] grazie alla cooperazione internazionale di circa 500 fisici e ingegneri con oltre 60 istituti di ricerca di diversi paesi dell'Europa, dell'Asia e del Nord America <ref>{{Cita web|url=https://t2k-experiment.org/t2k/collaboration/|titolo= |accesso=31 marzo 2020}}</ref>, inoltre è un esperimento riconosciuto [[CERN|dal CERN]] (RE13).<ref>{{Cita web|url=https://greybook.cern.ch/greybook/experiment/recognized|titolo= |sito=The CERN Experimental Programme|accesso=9 marzo 2021}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://greybook.cern.ch/greybook/experiment/detail?id=RE13|titolo= |sito=The CERN Experimental Programme|accesso=20 gennaio 2020}}</ref> In Italia l'esperimento è finanziato dall'[[Istituto nazionale di fisica nucleare|Istituto Nazionale di Fisica Nucleare]]. T2K ha cominciato la raccolta dati nel 2010; si prevede che la presa dati continuerà fino all'inizio del successore di T2K: [[Hyper-Kamiokande|l'esperimento Hyper-Kamiokande]] nel 2027.<ref name="HK-TDR">{{Cita pubblicazione|titolo=Hyper-Kamiokande Design Report|arxiv=1106.2822}}</ref>
 
T2K è stato il primo esperimento che ha osservato la comparsa di [[Neutrino elettronico|neutrini elettronici]] in un [[Fascio di particelle (spettrometria di massa)|fascio]] [[Neutrino muonico|di neutrini muonici]].<ref name="1106.2822">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2011|titolo=Indication of Electron Neutrino Appearance from an Accelerator-produced Off-axis Muon Neutrino Beam|rivista=Physical Review Letters|volume=107|doi=10.1103/PhysRevLett.107.041801|bibcode=2011PhRvL.107d1801A|pmid=21866992|arxiv=1106.2822|numero=4|p=041801}}</ref> Ha inoltre fornito la migliore misura al mondo del parametro di oscillazione ''θ''<sub>23</sub> <ref name="1403.1532">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2014|titolo=Precise Measurement of the Neutrino Mixing Parameter θ23 from Muon Neutrino Disappearance in an Off-Axis Beam|rivista=Phys. Rev. Lett.|volume=112|doi=10.1103/PhysRevLett.112.181801|bibcode=2014PhRvL.112r1801A|arxiv=1403.1532|p=181801|numero=18}}</ref> e una indicazione di una significativa asimmetria materia-antimateria nelle oscillazioni dei neutrini <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2015|titolo=Measurements of neutrino oscillation in appearance and disappearance channels by the T2K experiment with 6.6x10E20 protons on target|rivista=Phys. Rev. D|volume=D91|numero=7|p=072010|doi=10.1103/PhysRevD.91.072010|arxiv=1502.01550}}</ref><ref name="cpnature">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|titolo=Constraint on the matter-antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations|rivista=Nature|volume=580|numero=7803|pp=339-344|doi=10.1038/s41586-020-2177-0|arxiv=1910.03887}}</ref>. La misura dell’asimmetria dell’oscillazione neutrino-antineutrino potrebbe contribuire alla spiegazione dell’esistenza del nostro Universo [[Asimmetria barionica|dominato dalla materia]] <ref>{{Cita pubblicazione|nome=M.|cognome=Fukugita|nome2=T.|cognome2=Yanagida|data=1986-06|titolo=Barygenesis without grand unification|rivista=Physics Letters B|volume=174|numero=1|pp=45–4745-47|accesso=10 marzo 2024|doi=10.1016/0370-2693(86)91126-3|url=http://dx.doi.org/10.1016/0370-2693(86)91126-3}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=R N|cognome=Mohapatra|nome2=S|cognome2=Antusch|nome3=K S|cognome3=Babu|data=1º novembre 2007|titolo=Theory of neutrinos: a white paper|rivista=Reports on Progress in Physics|volume=70|numero=11|pp=1757–18671757-1867|accesso=10 marzo 2024|doi=10.1088/0034-4885/70/11/R02|url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/70/11/R02}}</ref>.
 
L'intenso fascio di neutrini muonici viene prodotto nei laboratori J-PARC<ref name=":0">{{Cita web|url=https://j-parc.jp/c/en/|titolo=J-PARC Laboratory}}</ref> (Japan Proton Accelerator Research Complex) a [[Tōkai (Ibaraki)|Tokai]] nella [[prefettura di Ibaraki]], sulla costa orientale del Giappone. Il fascio è diretto verso il rivelatore lontano [[Super-Kamiokande]] situato a 295 chilometri di distanza nella città di [[Hida]], [[prefettura di Gifu]]. Le proprietà e la composizione del flusso di neutrini vengono prima misurate da un sistema di rivelatori vicini situati 280 metri (ND280) dal luogo di produzione del fascio, e poi di nuovo nel rivelatore lontano Super-Kamiokande. Il confronto dello spettro energetico e del numero di interazioni dei diversi sapori di neutrini in queste due posizioni consente di misurare la probabilità di oscillazione, determinandone numerosi parametri. [[Super-Kamiokande]] è in grado di rivelare le interazioni sia dei neutrini muonici che elettronici, e quindi misurare sia la scomparsa del flusso dei neutrini muonici che la comparsa dei neutrini elettronici nel fascio.<ref name="t2knim">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2011|titolo=The T2K Experiment|rivista=Nucl. Instrum. Meth. A|volume=659|pp=106-135|doi=10.1016/j.nima.2011.06.067|bibcode=2011NIMPA.659..106A|arxiv=1106.1238}}</ref>
Riga 22:
* Il primo vincolo significativo sulla fase di oscillazione ''δ''<sub>CP</sub>, responsabile dell'asimmetria materia-antimateria nelle oscillazioni dei neutrini <ref name="cpnature" />.
 
La fase ''δ''<sub>CP</sub> assume valori da ''-π'' a ''π'' (cioè da −180° a 180°) e può essere misurata confrontando le oscillazioni dei neutrini con quelle degli antineutrini. La [[simmetria CP]] sarebbe conservata, e quindi le probabilità di oscillazione sarebbero le stesse per neutrini e antineutrini, per ''δ''<sub>CP</sub> uguale a 0 o ± ''π''. T2K ha fornito il primo e il più forte vincolo finora su ''δ''<sub>CP</sub>, escludendo al livello di significatività 3σ (99,7%) quasi la metà dei valori possibili, i punti di conservazione di CP sono esclusi al livello di significatività del 95%; fornendo quindi un forte indizio che la violazione di CP può essere ampia nel settore dei neutrini. La violazione di CP è una delle [[Bariogenesi|condizioni]] proposte dal fisico russo [[Andrej Dmitrievič Sacharov|Andrei Sakharov]], necessarie per [[Bariogenesi|produrre]] l'eccesso di materia rispetto all'antimateria [[Big Bang|nell'universo primordiale]], che forma ora il nostro [[Asimmetria barionica|Universo costruito dalla materia]]. La violazione di CP nei quark fu confermata già nel 1964,<ref name="CroninFitch1964">{{Cita pubblicazione|autore=J. W. Cronin|anno=1964|volume=13|doi=10.1103/PhysRevLett.13.138|bibcode=1964PhRvL..13..138C|autore6=James Watson Cronin}}</ref> ma è troppo piccola per spiegare lo squilibrio osservato tra materia e [[antimateria]] nell'Universo. La forte violazione di CP nel settore dei neutrini potrebbe portare ad un eccesso di produzione di materia attraverso il processo chiamato leptogenesi e quindi tale misurazione sarebbe un passo importante per comprendere come si è formato l'Universo.<ref name="cpnature" /><ref>{{Cita news|lingua=en|url=https://www.science.org/content/article/skewed-neutrino-behavior-could-help-explain-matter-s-dominion-over-antimatter}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://www.bbc.com/news/science-environment-52297058|titolo= |sito=BBC News website|accesso=18 aprile 2020}}</ref>
 
L'esperimento NOvA è l'altro esperimento sull'oscillazione dei neutrini in grado di misurare ''δ''<sub>CP</sub> attraverso il confronto tra i canali di oscillazione {{Particella subatomica|Muon neutrino}} →{{Particella subatomica|Electron neutrino}} e {{Particella subatomica|Muon antineutrino}} →{{Particella subatomica|Electron antineutrino}}. NOvA è condotto negli Stati Uniti e misura l’oscillazione dei neutrini alla distanza di 810&nbsp;km tra il luogo di produzione del fascio nel [[Fermilab]] e il rivelatore lontano ad Ash River, [[Minnesota]]. NOvA ha finora fornito una misurazione meno precisa di ''δ''<sub>CP</sub>, che è in leggera tensione con il risultato T2K. Il punto di migliore fit per T2K si trova nella regione sfavorita da NOvA con un livello di confidenza del 90%. È in corso una analisi congiunta dei dati di entrambi gli esperimenti per quantificare la loro coerenza e produrre una misura sperimentale piupiù accurata.<ref>{{Cita web|url=https://kds.kek.jp/event/49811/|titolo=New Oscillation Results from T2K+NOvA}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://indico.fnal.gov/event/62062/|titolo=Results from a joint analysis of data from NOvA and T2K}}</ref>
 
Si prevede che i futuri upgrade di T2K forniranno misurazioni più precise di Δ''m''{{Apici e pedici|b=23|p=2}} e ''θ''<sub>23</sub>, misurazioni di sezione d'urto che amplieranno la nostra comprensione delle interazioni dei neutrini, e migliori limiti sulla fase ''δ''<sub>CP</sub> , indicando se la simmetria CP è conservata o violata nelle oscillazioni di neutrino fino ad un livello di confidenza di 3σ alla fine della presa dati e di 5σ o meglio nell'esperimento Hyper-Kamiokande.
Riga 82:
 
==== Camere a proiezione temporale ====
[[Camera a proiezione temporale|Le camere a proiezione temporale]] (TPC) sono camere rettangolari a tenuta di gas, con un piano catodico al centro e moduli MicroMegas<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Y.|cognome=Giomataris|nome2=Ph.|cognome2=Rebourgeard|nome3=J.P.|cognome3=Robert|anno=1996|titolo=MICROMEGAS: a high-granularity position-sensitive gaseous detector for high particle-flux environments|rivista=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment|volume=376|numero=1|pp=29–3529-35|accesso=11 marzo 2024|doi=10.1016/0168-9002(96)00175-1|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0168900296001751}}</ref> di lettura su entrambi i lati paralleli al [[catodo]]. Tre di queste camere equipaggiano ND280. Le TPC sono riempite con una miscela di gas deriva a base di [[argon]] a [[pressione atmosferica]]. Le particelle cariche che attraversano le TPC [[Ionizzazione|ionizzano]] il gas lungo il loro percorso. Gli elettroni di ionizzazione si spostano dal catodo ai lati delle TPC, dove vengono rivelati dai rivelatori MicroMegas fornendo un'immagine 3D del percorso della particella cariche nelle TPC. Le coordinate Y e Z si basano sulla posizione degli elettroni di ionizzazione rivelati sui moduli MicroMegas e la coordinata X si basa sul tempo di deriva degli elettroni. Nel campo magnetico, la curvatura di questo percorso consente di determinare [[Carica elettrica|la carica]] e [[Quantità di moto|la quantità di moto]] della particella, e la quantità di elettroni di ionizzazione per unità di distanza viene utilizzata per identificare le particelle in base alla [[Formula di Bethe|formula di Bethe-Bloch]].<ref name="t2knim" /><ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K ND280 TPC collaboration|coautori=et al.|titolo=Time Projection Chambers for the T2K Near Detectors|rivista=Nucl. Instrum. Meth. A|volume=637|pp=25-46|doi=10.1016/j.nima.2011.02.036|bibcode=2011NIMPA.637...25A|arxiv=1012.0865}}</ref>
 
==== Rivelatori a grana fine ====
Riga 109:
 
* Il diverso materiale tra ND280 (80% CH + 20% H<sub>2</sub>O) e SK (H<sub>2</sub>O pura) ci costringe a fare affidamento su modelli di sezione d'urto per individuare la stima in H<sub>2</sub>O rispetto a quella in CH. La frazione d'acqua nei moduli scintillatori d'acqua WAGASCI è pari all'80%, consentendo una misurazione del rapporto della sezione d'urto dei neutrini della corrente carica tra acqua (H <sub>2</sub> O) e plastica (CH) con una precisione del 3%.<ref name="babymind" /><ref name="wagasci" />
* Il nuovo rivelatore fornirà misurazioni di vari canali di interazione dei neutrini con [[Interazione debole#Interazione a corrente carica|corrente carica]] con elevata precisione, soglia di momento piupiù bassa e grande accettanza angolare. Ciò limiterà le incertezze dei modelli di flusso e di sezione d'urto per le particelle prodotte ad angoli elevati. Queste caratteristiche faciliteranno anche il rivelamento degli adroni a basso momento prodotti sia nelle interazioni di neutrino con stati legati di 2 nucleoni che attraverso reinterazioni all'interno del nucleo bersaglio delle particelle prodotte dal neutrino, e quindi una migliore modellazione di tali interazioni nel rivelatore lontano.<ref name="babymind" /><ref name="wagasci" />
* La posizione alla stessa distanza di 280 metri dal bersaglio di grafite dei rivelatori ND280 e INGRID, ma con un diverso angolo off-axisdi 1,5 gradi, fa sì che lo spettro energetico del fascio di neutrini abbia un picco ad una diversa energia. [[Combinazione lineare|La combinazione]] delle misure di questi rivelatori fornirà una migliore determinazione delle sezioni d'urto dei neutrini in funzione della loro energia.<ref name="babymind" /><ref name="wagasci" />
 
== Super-Kamiokande ==
[[File:Superkamiokande_electron_muon_discriminator.png|miniatura|rivelazione di [[Elettrone|elettroni]] e [[Muone|muoni]] nel rivelatore [[Super-Kamiokande]]]]
Il rivelatore [[Super-Kamiokande]] <ref>{{Cita pubblicazione|nome=S.|cognome=Fukuda|coautori=et al.|anno=2003|titolo=The Super-Kamiokande detector|rivista=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment|volume=501|numero=2-3|pp=418–462418-462|doi=10.1016/S0168-9002(03)00425-X|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S016890020300425X}}</ref> si trova a 1000 m sotto terra nella miniera Mozumi, sotto il monte Ikeno nella zona Kamioka della città di Hida. Si tratta di un serbatoio [[Cilindro (geometria)|cilindrico]] [[Acciaio inossidabile|in acciaio inossidabile]] di circa 40 m di altezza e diametro, riempito con 50.000 tonnellate di [[acqua]] e dotato di circa 13.000 [[Fotomoltiplicatore|tubi fotomoltiplicatori]] (PMT). rivela un [[cono]] di [[Effetto Čerenkov|luce Cherenkov]] emesso da particelle cariche che si muovono nell'acqua più velocemente della luce. Il suo obiettivo è misurare [[Muone|i muoni]] e [[Elettrone|gli elettroni]] prodotti nelle interazioni quasielastiche con [[Interazione debole#Interazione a corrente carica|corrente carica]] (CCQE) da {{Particella subatomica|Muon neutrino}} e {{Particella subatomica|Electron neutrino}}, rispettivamente. A causa della loro massa relativamente grande, i muoni solitamente non cambiano direzione e quindi producono un cono di luce Cherenkov ben definito rivelato dai PMT come un anello chiaro e nitido. Al contrario, gli elettroni, a causa della massa più piccola, sono più suscettibili alla diffusione e quasi sempre producono [[Sciame di particelle|sciami]] elettromagnetici, osservati dai PMT come un anello con bordi sfocati. L'energia del neutrino viene calcolata in base alla direzione e all'energia del [[leptone]] carico (muone od elettrone) prodotto nell'interazione CCQE. In questo modo vengono misurati gli spettri energetici di {{Particella subatomica|Muon neutrino}} e {{Particella subatomica|Electron neutrino}}, che portano alla misurazione dei parametri [[Oscillazione del neutrino|di oscillazione]] rivelanti per la scomparsa del neutrino muonico e la comparsa del neutrino elettronico. <ref name="t2knim" /> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=The Super-Kamiokande Collaboration|volume=501|doi=10.1016/S0168-9002(03)00425-X|bibcode=2003NIMPA.501..418F}}</ref>
 
== Storia ==
Riga 153:
===== HATPC =====
[[File:TPC_for_T2K.jpg|miniatura|TPC per l'upgrade di ND280 dell'esperimento T2K in Giappone]]
Le [[Camera a proiezione temporale|camere di proiezione temporale]] ad alto angolo (HATPC) circondano il SuperFGD nel piano perpendicolare al fascio di neutrini in arrivo. Il loro design è simile a quello delle TPC esistenti, poiché entrambi utilizzano la tecnologia dei moduli MicroMegas per la ricostruzione dei binari. Tuttavia le HATPC sono disegnate in modo a ridurre al minimo i materiali passivi. Inoltre vengono utilizzate MicroMegas con la nuova tecnologia resistiva<ref>{{Cita pubblicazione|nome=L.|cognome=Ambrosi|coautori=et al.|anno=2023|titolo=Characterization of charge spreading and gain of encapsulated resistive Micromegas detectors for the upgrade of the T2K Near Detector Time Projection Chambers|rivista=Nuclear Instruments and Methods in Physics A:|volume=1056|ppp=168534|doi=10.1016/j.nima.2023.168534|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0168900223005247}}</ref>. Questa tecnologia consiste nell'applicare uno strato di materiale resistivo per aumentare le capacità di condivisione della carica dei moduli MicroMegas. Ciò riduce il numero di canali di lettura e consente una risoluzione spaziale anche migliore di quella delle attuali TPC<ref>{{Cita pubblicazione|nome=D.|cognome=Attié|coautori=et al|anno=2022|titolo=Characterization of resistive Micromegas detectors for the upgrade of the T2K Near Detector Time Projection Chambers|rivista=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment|volume=1025|ppp=166109|doi=10.1016/j.nima.2021.166109|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0168900221010111}}</ref>.
 
===== TOF =====
Riga 162:
 
==== SK-Gd ====
Il terzo elemento di miglioraramento nell’ambito di T2K–II è l’introduzione di [[gadolinio]] in Super-Kamiokande<ref name="skgd">{{Cita pubblicazione|nome=K.|cognome=Abe|coautori=et al.|anno=2022|titolo=First gadolinium loading to Super-Kamiokande|rivista=Nuclear Instruments and Methods in Physics A|volume=1027|ppp=166248|lingua=en|doi=10.1016/j.nima.2021.166248}}</ref>, che finora era riempito con acqua ultrapura. SK non è in grado di misurare la [[Carica elettrica|carica]] della particella registrata. Ciò significa che non è possibile distinguere l'interazione tra neutrino e antineutrino sulla base della carica di [[leptone]] prodotto (ad es.{{Particella subatomica|Muon-}} è prodotto da {{Particella subatomica|Muon neutrino}} mentre {{Particella subatomica|Muon+}} da {{Particella subatomica|Muon antineutrino}} ). Nelle interazioni (anti)neutrino-nucleo, a parte la produzione di leptoni carichi, dal [[Nucleone|nucleo]] viene solitamente emesso un [[Nucleo atomico|nucleone]]. A causa della [[Legge di conservazione della carica elettrica|conservazione della carica]], per i neutrini viene emesso un protone e per gli antineutrini un neutrone<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Formaggio, J. A.|autore2=Zeller, G. P.|anno=2012|titolo=From eV to EeV: Neutrino cross sections across energy scales|rivista=Rev. Mod. Phys.|volume=84|pp=1307-1341|doi=10.1103/RevModPhys.84.1307|bibcode=2012RvMP...84.1307F|arxiv=1305.7513}}</ref><sup>: 23</sup>. Per cui la rivelazione di un neutrone in coincidenza con la rivelazione di un leptone è la firma di un evento di antineutrino.
 
L'energia minima di una particella carica per produrre [[Effetto Čerenkov|luce Cherenkov]] in acqua, proporzionale alla massa della particella, è pari a 0,8 MeV per gli elettroni, 160 MeV per i muoni e 1400 MeV per i protoni <ref>{{Cita pubblicazione|autore=Scholberg, K.|anno=2012|titolo=Supernova neutrino detection in water Cherenkov detectors|rivista=J. Phys. Conf. Ser.|volume=309|p=012028|doi=10.1088/1742-6596/309/1/012028|bibcode=2011JPhCS.309a2028S}}</ref>. Pertanto, i protoni rilasciati nelle interazioni dei neutrini sono spesso prodotti con energie al di sotto della soglia di rivelazione e rimangono inosservati. Il neutrone, essendo una particella neutra, non produce luce Cherenkov. Tuttavia, può essere [[Cattura neutronica|assorbito]] da un altro nucleo, che entra in uno [[Eccitazione (meccanica quantistica)|stato eccitato]] e durante la diseccitazione produce [[raggi gamma]]. I fotoni (raggi gamma) ad alta energia (per il gadolinio la loro energia totale è di circa 8 MeV) [[Diffusione Compton|diffondono gli elettroni]] (diffusione Compton) da un atomo e/o [[Produzione di coppia|producono coppie elettrone-positrone]], che poi producono luce Cherenkov. Il gadolinio è l'elemento naturale con la più alta sezione d'urto nella cattura di neutroni a [[energia termica]]. Per neutroni da 25 meV, la sezione d'urto del gadolinio è circa 10<sup>5</sup> volte maggiore di quella [[Idrogeno|dell'idrogeno]]. La frazione di neutroni che verrà catturata in SK è del 50% per una concentrazione di Gd dello 0,01% e del 90% per una concentrazione dello 0,1%: la concentrazione finale di Gd pianificata in SK. Il segnale derivante dalla cattura dei neutroni è ritardato di una frazione di millisecondo (il tempo in cui il neutrone viaggia nell'acqua prima della cattura, più il tempo in cui il gadolinio rimane nello stato eccitato) rispetto al segnale del leptone carico e solitamente appare entro una distanza di 50&nbsp;cm (la distanza percorsa dal neutrone prima della cattura) dal punto di interazione del neutrino. Un tale evento di doppio lampo (il primo lampo del leptone carico, il secondo lampo dei fotoni di diseccitazione di Gd) è la firma di un'interazione di antineutrino.<ref name="skgd" /><ref name="skgdnews">{{Cita web|url=http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/news/2020/08/sk-gd-detail-e.html|titolo= |accesso=7 ottobre 2021|dataarchivio=7 ottobre 2021|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20211007142738/http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/news/2020/08/sk-gd-detail-e.html|urlmorto=sì}}</ref>
 
Nel periodo luglio-agosto 2020 un primo carico di 13 tonnellate di Gd<sub>2</sub> (SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> ·8H<sub>2</sub>O ( gadolinio (III) solfato [[Idrato|ottaidrato]] ) è stato disciolto nell'acqua di SK, equivalente a una concentrazione dello 0,011% di Gd<ref name="skgd" />. T2K ha raccolto i suoi primi dati con Gd in SK nel marzo-aprile 2021. L'utilizzo di acqua drogata con gadolinio consentirà anche di studiare gli antineutrini relici di supernova, permettendo di separare i {{Particella subatomica|Electron antineutrino}} relici dai neutrini provenienti da altre fonti. Migliorerà inoltre le prestazioni del rivelatore per le esplosioni [[Supernova|di supernova]] nella [[Via Lattea|nostra galassia]] e studierà meglio le differenze tra materia e antimateria nelle oscillazioni dei neutrini dell'acceleratore <ref name="skgd" /><ref name="skgdnews" />. A luglio 2022 si è completato lo scioglimento in acqua di altre 87 tonnellate di gadolinio(III) solfato ottaidrato, per una concentrazione totale di gadolinio pari allo 0,02%.