Utente:Mauro.mezzetto/T2K: differenze tra le versioni
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== Programma di fisica ==
L'esperimento T2K è stato proposto nel 2003 con i seguenti obiettivi: <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>
* La scoperta delle [[Oscillazione del neutrino|oscillazioni]] {{Particella subatomica|Muon neutrino}} →{{Particella subatomica|Electron neutrino}} e quindi la conferma che l'angolo di mixing ''θ''<sub>13,</sub> l'ultimo angolo da misurare delle oscillazioni di neutrini, non è zero.
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* Limiti sui parametri di oscillazione di un [[neutrino sterile]] basati su studi sia nel rivelatore vicino ND280 <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2015|titolo=Search for short baseline νe disappearance with the T2K near detector|rivista=Physical Review D|volume=91|numero=5|lingua=en|doi=10.1103/PhysRevD.91.051102|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.91.051102}}</ref> che in quello lontano Super-Kamiokande <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2019|titolo=Search for light sterile neutrinos with the T2K far detector Super-Kamiokande at a baseline of 295 km|rivista=Physical Review D|volume=99|numero=7|lingua=en|doi=10.1103/PhysRevD.99.071103|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.99.071103}}</ref> .
* Varie misurazioni [[Sezione d'urto|della sezione d'urto]] di neutrini e antineutrini elettronici <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=2020|doi=10.1007/JHEP10(2020)114|bibcode=2020JHEP...10..114T|arxiv=2002.11986}}</ref> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=91|doi=10.1103/PhysRevD.91.112010|bibcode=2015PhRvD..91k2010A|arxiv=1503.08815}}</ref> e muonici, comprese le interazioni con corrente carica inclusiva (CC), <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=87|doi=10.1103/PhysRevD.87.092003|bibcode=2013PhRvD..87i2003A|arxiv=1302.4908}}</ref> interazioni CC senza pioni <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=93|doi=10.1103/PhysRevD.93.112012|bibcode=2016PhRvD..93k2012A|arxiv=1602.03652}}</ref> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=92|doi=10.1103/PhysRevD.92.112003|bibcode=2015PhRvD..92k2003A|arxiv=1411.6264}}</ref> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=101|doi=10.1103/PhysRevD.101.112001|bibcode=2020PhRvD.101k2001A|arxiv=2002.09323}}</ref> e con un singolo pione nel stato finale, <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=95|doi=10.1103/PhysRevD.95.012010|bibcode=2017PhRvD..95a2010A|arxiv=1605.07964}}</ref> produzione coerente di pioni, <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=117|doi=10.1103/PhysRevLett.117.192501|bibcode=2016PhRvL.117s2501A|PMID=27858422|arxiv=1604.04406}}</ref> interazioni [[Corrente debole neutra|di corrente neutra]], <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=90|doi=10.1103/PhysRevD.90.072012|bibcode=2014PhRvD..90g2012A|arxiv=1403.3140}}</ref> ecc. su diversi bersagli come [[carbonio]], [[acqua]] e [[ferro]] . <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|volume=2019|doi=10.1093/ptep/ptz070|bibcode=2019PTEP.2019i3C02A|arxiv=1904.09611}}</ref>
* Il primo vincolo significativo sulla fase di oscillazione ''δ''<sub>CP</sub>, responsabile dell'asimmetria materia-antimateria nelle oscillazioni dei neutrini. <ref name="cpnature">{{Cita pubblicazione|
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">{{Cita pubblicazione|
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 km tra il luogo di produzione del fascio nel [[Fermilab]] e il rilevatore 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 migliore fit per T2K si trova nella regione sfavorita da NOvA con un livello di confidenza del 90%. Sono in corso lavori per ottenere una analisi congiunta dei dati di entrambi gli esperimenti per quantificare la loro coerenza e produrre una misura sperimentale piu accurata. <ref>{{Cita conferenza|DOI=10.5281/zenodo.3959581|url=https://indico.fnal.gov/event/43209/timetable/#194-new-oscillation-results-fr}}</ref> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=NOvA Collaboration|anno=2022|volume=106|doi=10.1103/PhysRevD.106.032004|arxiv=2108.08219}}</ref>
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}}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|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>
=== Fascio off-axis ===
T2K è il primo esperimento in cui è stato realizzato il concetto di fascio di neutrini fuori asse (off-axis). Il fascio di neutrini di J-PARC è diretto a 2 o 3 [[Grado d'arco|gradi]] di distanza dal rilevatore lontano [[Super-Kamiokande]] e da uno dei rilevatori vicini, ND280. L'energia media dei neutrini diminuisce con la deviazione dall'asse del fascio. L'angolo off-axis è stato scelto a 2,5° per massimizzare la probabilità di oscillazione ad una distanza corrispondente al rilevatore lontano, che per 295 chilometri è massima per una energi dei neutrini di circa 600 MeV. A queste energie, il tipo dominante di interazioni dei neutrini sono le interazioni quasi-elastiche a corrente carica, per le quali è possibile ricostruire l'energia del neutrino interagente misurando la quantità di moto e la direzione del leptone carico prodotto nelle interazioni. I neutrini con energie più elevate vengono soppressi dalla configurazione off-axis. <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> <ref name="t2kflux">{{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2013|titolo=T2K neutrino flux prediction|rivista=Phys. Rev. D|volume=87|p=012001|doi=10.1103/physrevd.87.012001|bibcode=2013PhRvD..87a2001A|arxiv=1211.0469}}</ref>
== Rilevatori vicini (Near detectors, ND) ==
Il complesso di rivelatore vicini <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> si trova ad una distanza di 280 metri dal bersaglio in grafite. Il suo scopo è misurare il flusso di neutrini prima che avvengano le oscillazioni e studiare le interazioni dei neutrini. Il sistema è composto da tre rilevatori principali:
* Rivelatore INGRID (Interactive Neutrino GRID) situato sull'asse del fascio di neutrini,
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=== Lettura del segnale ===
[[File:Scintillator.svg|miniatura| Principio di funzionamento di uno scintillatore nei rivelatori vicini T2K]]
L'intero materiale attivo (che consente il tracciamento delle particelle) dei rilevatori vicini è [[Scintillatore|uno scintillatore]] [[Materie plastiche|plastico]] . La luce prodotta attraversando particelle cariche nelle barre e nei piani dello scintillatore plastico viene raccolta da [[Fibra ottica|fibre]] [[Wavelength shifter|a spostamento di lunghezza d'onda]] e rilevata dai [[SiPM|contatori fotonici multi-pixel]] Hamamatsu situati su una o entrambe le estremità delle fibre. Le barre scintillatrici sono disposte perpendicolarmente tra loro fornendo e così permettono di ricostruire informazioni 3D sulle particelle che le attraversano. <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> . Le camere traccianti di ND280 sono completate da tre [[Camera a proiezione temporale|camere di proiezione temporale]] in ND280 che permettono di determinare con precisione il momento delle particelle cariche misurando la loro curvatura all'interno del campo magnetico.
=== Il rivelatore INGRID ===
Lo scopo principale del rivelatore INGRID è il continuo monitoraggio della direzione e dell'intensità del fascio di neutrini mediante rilevazione diretta delle interazioni dei neutrini. Il rilevatore INGRID è composto da 16 moduli identici disposti a forma di croce, 7 in verticale e 7 in orizzontale, più 2 moduli all'esterno della croce. L'altezza e la larghezza dei bracci sono 10 metri. Un singolo modulo è costituito da strati alternati di ferro e scintillatore plastico. Ulteriori 4 strati di veto <ref group="note">Veto is a part of a detector where no activity should be registered to accept an event. Such requirement allows constraining the number of background events in a selected sample; here the background from particles produced outside of the detector.</ref> dello scintillatore circondano il modulo sui lati per separare le particelle che entrano dall'esterno da quelle prodotte dalle interazioni all'interno del modulo. La massa totale di ferro in un modulo è di 7,1 tonnellate e costituisce il 96% del peso del modulo. Sull'asse del fascio di neutrini, al centro dell'incrocio tra il braccio verticale e quello orizzontale, si trova un modulo aggiuntivo costruito solo da strati di scintillatore plastico (Modulo Protonico) con una massa di 0,55 tonnellate. Il suo scopo è registrare le interazioni quasi-elastiche e confrontare i risultati ottenuti con le simulazioni. <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>
=== Il rivelatore ND280 ===
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}}
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|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>
ND280 è composto dal set di sottorivelatori interni: rilevatore di pioni neutri Pi-Zero (fino al 2023) e un tracker con 2 rilevatori a grana fine intercalati con 3 camere di proiezione temporale. Questi rivelatori sono circondati da un calorimetro elettromagnetico. Tutti queti rivelatori sono montati all'interno di un magnete, precedentemente utilizzato [[UA1|dall'esperimento UA1]] al CERN, che produce [[Campo magnetico|un campo magnetico]] orizzontale uniforme di 0,2 T. All'interno della struttura del magnete sono montati piani scintillatori che costituiscono il rilevatore di muoni laterali. <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>
==== Il rivelatore Pi-Zero ====
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: {{Particella subatomica|Muon neutrino}} + N → {{Particella subatomica|Muon neutrino}} + N’ + {{Particella subatomica|Pion0}}
Questa reazione essere confusa con le interazioni dei neutrini elettronici perché i fotoni che provengono dal decadimento dei pioni neutri {{Particella subatomica|Pion0}} possono essere ricostruiti erroneamente come un elettrone nel rivelatore Super-Kamiokande, e quindi costituiscono un importante fondo nella misura dell'apparizione dei neutrini elettronici. <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> <ref>{{Cita pubblicazione|volume=686|doi=10.1016/j.nima.2012.05.028|bibcode=2012NIMPA.686...48A|arxiv=1111.5030}}</ref> Questo rivelatore è rimasto in uso dall'inizio dell'esperimento fino al 2023.
==== Camere a proiezione temporale ====
[[Camera a proiezione temporale|Le camere a proiezione temporale]] (TPC) sono boxes rettangolari a tenuta di gas, con un piano catodico al centro e moduli MicroMegas 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 rilevati 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 rilevati 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">{{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> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K ND280 TPC collaboration|volume=637|doi=10.1016/j.nima.2011.02.036|bibcode=2011NIMPA.637...25A|arxiv=1012.0865}}</ref>
==== Rivelatori a grana fine ====
Due rilevatori a grana fine (FGD) sono posizionati dopo la prima e dopo la seconda TPC. Insieme, gli FGD e le TPC costituiscono il tracciatore di ND280. Gli FGD forniscono la massa attiva per le interazioni dei neutrini e sono parzialmente in grado di misurare le brevi tracce del rinculo dei protoni. Il primo FGD è composto solo da strati scintillatori, mentre il secondo FGD è composto da strati alternati di scintillatore ed acqua. Le sezioni d'urto dei neutrini sul carbonio e sull'acqua possono in questo modo essere determinate confrontando le interazioni dei neutrini nei due FGD. <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> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K ND280 FGD Collaboration|anno=2012|titolo=The T2K Fine-Grained Detectors|rivista=Nucl. Instrum. Meth. A|volume=696|pp=1-31|doi=10.1016/j.nima.2012.08.020|bibcode=2012NIMPA.696....1A|arxiv=1204.3666}}</ref>
==== Calorimetro elettromagnetico ====
Il calorimetro elettromagnetico (ECal) circonda i rivelatori interni (P0D, TPC, FGD) ed è costituito da strati di scintillatori intervallati con fogli di piombo. Il suo ruolo è quello di rivelare particelle neutre, in particolare fotoni, e misurarne l'energia e la direzione, nonché di rivelare particelle cariche fornendo ulteriori informazioni rilevanti per la loro identificazione. <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> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=T2K UK Collaboration|volume=8|doi=10.1088/1748-0221/8/10/P10019|bibcode=2013JInst...8P0019A|arxiv=1308.3445}}</ref>
==== Rilevatore laterale dei muoni ====
Il rilevatore laterale di muoni (SMRD) è costituito da moduli di scintillatore inseriti negli spazi vuoti del magnete. L'SMRD registra i muoni che fuoriescono dalle parti interne del rivelatore a grandi angoli rispetto alla direzione del fascio. Gli altri tipi di particelle (ad eccezione dei neutrini) vengono per lo più fermati nel calorimetro prima di arrivare all'SMRD. L'SMRD può anche fungere da trigger per [[Raggi cosmici|i raggi cosmici]] . Infine, può aiutare ad identificare le interazioni dei raggi cosmici nelle pareti circostanti e nel magnete stesso. <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> <ref>{{Cita pubblicazione|volume=698|doi=10.1016/j.nima.2012.10.001|bibcode=2013NIMPA.698..135A|arxiv=1206.3553}}</ref>
=== WAGASCI-BabyMIND ===
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== Super-Kamiokande ==
[[File:Superkamiokande_electron_muon_discriminator.png|miniatura| Rilevazione di [[Elettrone|elettroni]] e [[Muone|muoni]] nel rivelatore [[Super-Kamiokande]]]]
Il rilevatore Super-Kamiokande 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). Rileva 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 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 rilevato 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]] rilevanti per la scomparsa del neutrino muonico e la comparsa del neutrino elettronico. <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> <ref>{{Cita pubblicazione|autore=The Super-Kamiokande Collaboration|volume=501|doi=10.1016/S0168-9002(03)00425-X|bibcode=2003NIMPA.501..418F}}</ref>
== Storia ==
T2K è il successore dell'esperimento KEK to Kamioka ( K2K ), condotto dal 1999 al 2004. Nell'esperimento K2K, un fascio acceleratore di neutrini muonici veniva prodotto presso l'impianto [[KEK (centro di ricerca)|KEK]] di [[Tsukuba]] ( [[Giappone]] ) e inviato verso il rivelatore [[Super-Kamiokande]], situato a 250 km di distanza. I risultati dell'esperimento K2K hanno confermato al livello di confidenza del 99,9985% (4,3 [[Scarto quadratico medio|σ]] ) la [[Oscillazione del neutrino|scomparsa]] dei [[Neutrino muonico|neutrini muonici]] ed erano coerenti con le precedenti misurazioni dei parametri di oscillazione misurati dal rivelatore Super-Kamiokande per [[Neutrino|i neutrini atmosferici]] . <ref name="K2K">{{Cita pubblicazione|autore=K2K Collaboration|anno=2006|titolo=Measurement of Neutrino Oscillation by the K2K Experiment|rivista=Phys. Rev. D|numero=74|p=072003|doi=doi:10.1103/PhysRevD.74.072003|arxiv=hep-ex/0606032}}</ref>
La costruzione della linea di fascio dei neutrini è iniziata nel 2004 ed è stata messa in servizio con successo nel 2009. La costruzione dell'intero rilevatore INGRID e della maggior parte del rilevatore ND280 (senza la parte cilindrica del calorimetro elettromagnetico) è stata completata nel 2009. La parte mancante del calorimetro è stata installata nell'autunno del 2010. Il rivelatore lontano di T2K, il grande rivelatore Super-Kamiokande, è attivo dal 1996 e studia [[Decadimento del protone|la vita media dei protoni]] e le oscillazioni dei neutrini [[Neutrino|atmosferici]] e solari . <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>
L'esperimento T2K ha iniziato a raccogliere dati sui neutrini nel gennaio 2010, inizialmente con un rivelatore ND280 incompleto, e a partire da novembre 2010 con la configurazione completa. La raccolta dei dati è stata interrotta per un anno dal [[Terremoto e maremoto del Tōhoku del 2011|grande terremoto di Tohoku]] nel marzo 2011. La potenza del fascio di protoni, e quindi l’intensità del fascio di neutrini, è in costante crescita, raggiungendo nel dicembre 2024 la potenza di 760 kW e un numero totale di protoni accumulati sul bersaglio di 3,6×10 <sup>21</sup> protoni con il 55% dei dati in modalità neutrino e il 45% in modalità antineutrino. <ref name="T2K-long"> {{Cita pubblicazione|autore=T2K Collaboration|anno=2023|titolo=Measurements of neutrino oscillation parameters from the T2K experiment using 3.6×1021 protons on target|rivista=Eur.Phys.J|volume=C83|numero=9|p=782|doi=https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-023-11819-x|urlarchivio=arXiv:2303.03222 [hep-ex]}}</ref>
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