Melhorando a sensibilidade da detecção de oscilação de neutrinos no experimento DUNE

• Processo: 24/03443-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Ettore Segreto
• Beneficiário: Luís Gustavo Porto Paixão
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/13757-9 - Sistema de detecção de luz do Deep Underground Neutrino Experiment, AP.TEM
• Assunto(s): Física de neutrinos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: experimento DUNE | Experimento ProtoDUNE | Larsoft | LArTPC + PDS | oscilacao de neutrino | X-Arapuca | Física de neutrinos

Resumo

Um grande interesse atual no estudo da física de neutrinos é compreender as características dessas partículas fundamentais que revelam como se dá o processo de oscilação de sabor entre a sua produção e detecção. Além do estudo de fontes naturais, a produção de feixes de neutrinos, com detectores localizados próximos à origem dos neutrinos e distantes, após esses percorrerem longas distâncias, constituem experimentos fundamentais na busca dessas informações. Nesse projeto de doutorado será estudada como a detecção dos neutrinos em grandes câmaras de projeção temporal preenchidas com argônio líquido (LArTPCs) poderá prover resultados das suas características de oscilação e das propriedades intrínsecas dos processos de interação e detecção das partículas neste meio. Em particular, será avaliado o impacto que a combinação dos sinais de carga, obtidos pela TPC, e de luz, pelo sistema de detecção de fótons, no Detector Distante do (DUNE) terá nas medidas de precisão propostas neste experimento. O principal intuito será estabelecer um melhor entendimento sobre os importantes fenômenos da violação de simetria carga-paridade (CPV) e do ordenamento de massa (MO) dos neutrinos que poderão revelar os motivos pelos quais existe a assimetria da matéria/antimatéria do Universo.Uma análise preliminar do impacto da combinação dos sinais de carga e luz sobre a física de oscilação proposta no DUNE foi realizada durante o projeto de mestrado do candidato. Verificamos que esta análise combinada tem o potencial de melhorar a sensibilidade para determinação dos parâmetros de CPV e MO no experimento. Propomos um aprimoramento das técnicas utilizadas na obtenção dos resultados prévios, utilizando a nova produção de eventos de Monte Carlo do experimento DUNE combinado a uma análise estatística utilizando o método de Mach3. Também dedicaremos tempo à atuação junto ao protótipo do experimento, o ProtoDUNE, a maior LArTPC em operação atualmente, localizado no CERN. Além de atuar na coleta de dados que será iniciada em 2024, desenvolveremos as análises de calorimetria com os sinais combinados de carga e luz neste experimento, complementando com dados do ProtoDUNE a proposta de análise no detector distante do DUNE.