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'''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 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/|dataaccesso=2020-03-31}}</ref>, inoltre è un esperimento riconosciuto [[CERN|dal CERN]] (RE13). <ref>{{Cita web|url=https://greybook.cern.ch/greybook/experiment/recognized|sito=The CERN Experimental Programme|dataaccesso=9 March 2021}}</ref> <ref>{{Cita web|url=https://greybook.cern.ch/greybook/experiment/detail?id=RE13|sito=The CERN Experimental Programme|dataaccesso=20 January 2020}}</ref> 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="panic2021">{{Cita web|url=https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/|sito=PANIC 2021 Conference|dataaccesso=2021-09-29}}</ref><sup> : 12,
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|anno=2011|volume=107|doi=10.1103/PhysRevLett.107.041801|bibcode=2011PhRvL.107d1801A|PMID=21866992|arxiv=1106.2822}}</ref> Ha inoltre fornito la migliore misura al mondo del parametro di oscillazione ''θ''<sub>23</sub> <ref name="1403.1532">{{Cita pubblicazione|anno=2014|volume=112|doi=10.1103/PhysRevLett.112.181801|bibcode=2014PhRvL.112r1801A|PMID=24856687|arxiv=1403.1532}}</ref> e una indicazione di una significativa asimmetria materia-antimateria nelle oscillazioni dei neutrini. <ref>{{Cita pubblicazione|anno=2015|volume=D91|doi=10.1103/PhysRevD.91.072010|arxiv=1502.01550}}</ref> <ref name="cpnature">{{Cita pubblicazione|volume=580|doi=10.1038/s41586-020-2177-0|bibcode=2020Natur.580..339T|url=https://www.nature.com/articles/s41586-020-2177-0|PMID=32296192|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|volume=174|doi=10.1016/0370-2693(86)91126-3|bibcode=1986PhLB..174...45F}}</ref> <ref>{{Cita pubblicazione|volume=70|doi=10.1088/0034-4885/70/11/R02|bibcode=2007RPPh...70.1757M|arxiv=hep-ph/0510213}}</ref>
L'intenso fascio di neutrini muonici viene prodotto nell'impianto J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) a Tokai, sulla costa orientale del Giappone. Il fascio è diretto verso il rilevatore 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 rilevatore 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
== Programma di fisica ==
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== Fascio di neutrini ==
{{Immagine multipla
|larghezza totale = 440
|immagine5 = The entire view of J-PARC.jpg
|didascalia5 = Vista dall'alto dei laboratori di J-PARC
|immagine6 = Superconducting Magnets J-PARC.jpg
|didascalia6 = Magneti superconduttori di J-PARC utilizzati per indirizzare il fascio di protoni verso il bersaglio di produzione di neutrini
|immagine7 = Neutrino beam production.svg
|didascalia7 = Schema della produzione di neutrini a partire dai protoni accelerati a 30 GeV a J-PARC
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|align =
}}T2K utilizza un fascio di neutrini muonici (o antineutrini muonici) prodotto presso il complesso J-PARC utilizzando un fascio di protoni accelerato a 30 GeV da un sistema di tre [[Acceleratore di particelle|acceleratori]] : una prima fase a 400 MeV da un acceleratore lineare Linac, poi fino a 3 GeV dall'acceleratore RCS (Rapid Cycle Synchrotron), ed infine fino a 30 GeV dal [[sincrotrone]] MR (Main Ring). [[Protone|I protoni]] si scontrano con un bersaglio [[Grafite|di grafite]], producendo [[Mesone|mesoni]], principalmente [[Pione|pioni]] e [[Kaone|kaoni]], che vengono poi focalizzati da una serie di tre corni (horn) magnetici e diretti in un tunnel di decadimento. A seconda della polarità degli horn, vengono focalizzati i mesoni positivi o negativi. I pioni positivi decadono principalmente in {{Particella subatomica|Muon+}} e {{Particella subatomica|Muon neutrino}}, formando un fascio di neutrini muonici, mentre pioni negativi decadono principalmente in {{Particella subatomica|Muon-}} e {{Particella subatomica|Muon antineutrino}}, formando un fascio di antineutrini muonici. Tutti [[Adrone|gli adroni]] e [[Leptone|i leptoni]] carichi secondari vengono fermati da un blocco di grafite da 75 tonnellate (il cosiddetto beam dump) e nel terreno, mentre i neutrini viaggiano sottoterra verso i rivelatori vicini e il rivelatore lontano. <ref name="t2knim">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2011|volume=659|doi=10.1016/j.nima.2011.06.067|bibcode=2011NIMPA.659..106A|arxiv=1106.1238}}</ref>
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|larghezza totale = 440
|immagine6 = ND280 detector scheme.png
|didascalia6 = Schema del rivelatore ND280
|immagine10 = J-PARC T2K ND280 Pit.jpg
|didascalia10 = Foto di ND280 visto dall'alto con il magnete aperto
|align = right
|immagine11 =
}}
Il rilevatore ND280 viene utilizzato per misurare il flusso, lo spettro energetico e le singole componenti del fascio di neutrini per lo stesso angolo fuori asse del rilevatore lontano. ND280 studia anche vari tipi di interazione di neutrini muonici ed elettronici e di antineutrini. Tutto ciò consente di stimare il numero e il tipo di interazioni previste nel rivelatore lontano, riducendo l'errore sistematico nell'analisi delle oscillazioni dei neutrini associata ai modelli di interazioni e flusso dei neutrini. <ref name="t2knim">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2011|volume=659|doi=10.1016/j.nima.2011.06.067|bibcode=2011NIMPA.659..106A|arxiv=1106.1238}}</ref>
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* Un modulo per la rivelazione dei protoni, lo stesso del rilevatore INGRID, costituito da semplici barre [[Scintillatore|scintillatrici]] [[Materie plastiche|di plastica]] (CH), che funge da bersaglio e tracciatore di particelle. <ref name="babymind">{{Cita pubblicazione|arxiv=1704.08079}}</ref> <ref name="wagasci">{{Cita pubblicazione|volume=675|doi=10.1088/1742-6596/675/1/012030|bibcode=2016JPhCS.675a2030O}}</ref>
* Due WallMRD (Wall Muon Range Detector) che sono spettrometri di muoni non magnetizzati per
* Un BabyMIND (prototipo del rilevatore di neutrini di ferro magnetizzato) che è uno spettrometro magnetizzato di muoni per rivelare i muoni in avanti. BabyMIND ha un'originale configurazione di moduli di scintillatore intervallati con moduli di ferrite magnetizzata. I moduli possono essere riorganizzati facilmente per adattare il campo magnetico alle particolari esigenze dell'esperimento. Il campo magnetico viene creato solo all'interno della ferrite, quindi è molto efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai magneti che devono magnetizzare gli spazi vuoti attorno a loro come quello di ND280. Tuttavia, il campo magnetico non è omogeneo lungo il volume percorso dai muoni, e ciò pone una sfida ancora aperta per la ricostruzione della quantità di moto delle particelle cariche. <ref name="babymind" />
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L'obiettivo principale del rilevatore WAGASCI-BabyMIND è la riduzione dell'errore sistematico nell'analisi [[Oscillazione del neutrino|dell'oscillazione]], grazie alla sua complementarità rispetto al rilevatore ND280:
* Il diverso materiale tra ND280 (80% CH + 20% H
* Il nuovo rivelatore fornirà misurazioni di vari canali di interazione dei neutrini con corrente carica con elevata precisione, soglia di momento piu 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 rilevamento 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 rilevatori 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" />
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Per affrontare questi problemi è necessario adottare tre misure principali:
* Il rivelatore deve
* Le particelle emesse ad alto angolo e quelle che vanno all'indietro devono essere ben ricostruite. Ciò si ottiene aumentando l'accettanza angolare e l'efficienza della discriminazione tra le tracce all'indietro e quelle in avanti utilizzando le informazioni di temporali.
* Infine, il volume fiduciale totale (la massa disponibile per le interazioni dei neutrini) della parte tracciante del rivelatore ND280, caratterizzato da una migliore capacità di ricostruzione, necessita di essere ampliato per aumentare il numero di interazioni di neutrini rivelati.
L'upgrade del rilevatore ND280 soddisfa questi requisiti sostituendo il sottorivelatore P0D con tre tipi di nuovi sottorivelatori. I due rilevatori a scintillazione a grana fine (FGD) e tre camere di proiezione temporale (TPC), a valle del P0D, manterranno la sua struttura e continueranno a
===== SuperFGD =====
Il SuperFGD è rivelatore di costituito da circa 2 milioni di [[Cubo|Cubi]] [[Scintillatore|scintillanti]] [[Polistirene|in polistirene]] da 1 cm<sup>3</sup> . I cubi sono intrecciati con una serie di [[Fibra ottica|fibre ottiche]] progettate per
===== HATPC =====
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[[Categoria:Esperimenti del CERN]]
[[Categoria:Scienza e tecnologia in Giappone]]</nowiki>
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