Measurement of the Antineutrino Double-Differential Charged-Current Quasi-Elastic Scattering Cross Section at MINERvA

​این پایان نامه اولین اندازه گیری دیفرانسیل دوگانه پراکندگی شبه الاستیک ضد نوترینو را در محدوده چند GeV نشان می دهد - منطقه ای با توجه نظری و تجربی قابل توجهی زیرا منطقه سینماتیکی است که در آن مطالعات برابری بار (CP) انجام می شود. نقض در بخش نوترینو بیشتر مستلزم درک دقیق تفاوت بین ضد نوترینو و پراکندگی نوترینو است. این پایان نامه همچنین کل مقاطع شبه الاستیک ضد نوترینو-سوزن را به عنوان تابعی از انرژی ارائه می دهد که سپس با اندازه گیری های آزمایش های قبلی مقایسه می شود.

آزمایش‌های نسل بعدی نوسانات نوترینو، مانند DUNE و Hyper-Kamiokande، امیدوارند که نقض CP در بخش لپتون را اندازه‌گیری کنند. برای انجام این کار، آنها باید به طور چشمگیری سطوح فعلی عدم قطعیت خود را کاهش دهند، به ویژه آنهایی که به دلیل مدل های برهمکنش نوترینو-هسته هستند. از آنجایی که نقض CP معیاری برای تفاوت بین ویژگی‌های نوسانی نوترینوها و پادنوترینوها است، داده‌های مربوط به نحوه برهمکنش پادنوترینوهای کمتر مورد مطالعه بسیار ارزشمند است.
اندازه‌گیری که در اینجا توضیح داده شد، اثرات هسته‌ای و ابزاری را تعیین می‌کند که باید درک شود. انجام فیزیک نوترینوهای دقیق علاوه بر مفید بودن برای کمک به کاهش عدم قطعیت آزمایش‌های نوسانی، این داده‌ها همچنین می‌توانند برای مطالعه شیوع همبستگی‌های مختلف و اثرات متقابل حالت نهایی در هسته مورد استفاده قرار گیرند.
علاوه بر اینکه یک پیشرفت علمی قابل توجه است، پایان نامه همچنین به عنوان یک مقدمه برجسته در زمینه فیزیک نوترینوهای تجربی برای دانشجویان آینده عمل می کند.

​This thesis represents the first double differential measurement of quasi-elastic anti-neutrino scattering in the few GeV range--a region of substantial theoretical and experimental interest as it is the kinematic region where studies of charge-parity (CP) violation in the neutrino sector most require precise understanding of the differences between anti-neutrino and neutrino scatter. This dissertation also presents total antineutrino-scintillator quasi-elastic cross sections as a function of energy, which is then compared to measurements from previous experiments.

Next-generation neutrino oscillation experiments, such as DUNE and Hyper-Kamiokande, hope to measure CP violation in the lepton sector. In order to do this, they must dramatically reduce their current levels of uncertainty, particularly those due to neutrino-nucleus interaction models. As CP violation is a measure of the difference between the oscillation properties of neutrinos and antineutrinos, data about how the less-studied antineutrinos interact is especially valuable.
The measurement described herewith determines the nuclear and instrumental effects that must be understood to undertake precision neutrino physics. As well as being useful to help reduce oscillation experiments' uncertainty, this data can also be used to study the prevalence of various correlation and final-state interaction effects within the nucleus.
In addition to being a substantial scientific advance, this thesis also serves as an outstanding introduction to the field of experimental neutrino physics for future students.