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Fisica dei neutrini
A. Marrone Fenomenologia dei neutrini solari ed atmosfericiF. Villante I neutrini e il modello solareN. Ferrari Esperimenti per la rivelazione dei neutrini solariD. Nicolo' Test delle oscillazioni di neutrino ai reattoriP. Migliozzi Il programma di fisica del CNGS M. Bonesini Futuri progetti agli acceleratoriG. Mangano Neutrini cosmologici e nucleosintesi primordialeT. Montaruli La rivelazione dei neutrini astrofisiciC. Giunti Teoria delle oscillazioni di neutrino T. Tabarelli Misure dirette della massa dei neutriniM. Frigerio Oscillazioni e Leptogenesi: test del meccanismo Seesaw M. Picariello Modelli fenomenologi di masse dei leptoni
D. Montanino, F. Terranova
1998-2002: una vera "golden age" della fisica del neutrinoSolida evidenza sperimentale di mν≠0 dal fenomeno delle oscillazioni
Neutrini solari
1970: Homestake⇓
1983: Kamiokande⇓
1990: SAGE + GALLEX⇓
1996: Super-Kamiokande⇓
2001: SNO⇓
2002: KAMLAND
Neutrini atmosferici
1982: IMB⇓
1983: Kamiokande⇓
1989: Soudan 2⇓
1996: Super-Kamiokande⇓
1998: SK zenith distribution⇓
2002: K2K
Una radiografia della "golden age"A. Marrone Fenomenologia dei neutrini solari ed atmosfericiF. Villante I neutrini e il modello solareN. Ferrari Esperimenti per la rivelazione dei neutrini solariD. Nicolo' Test delle oscillazioni di neutrino ai reattori
Talk di A.Marrone
∆m2 = (2.6 ± 0.4) × 10-3 eV2 (at 1σ)sin2θ23≈1
From atmospheric +K2K analysis
LMA-I (~1σ) : δm2 ≈ (7.3 ± 0.8) × 10-5 eV2
sin2 θ12 ≈ 0.315 ± 0.035sin2 θ13 ≤ 0.017
From solar +KamLand analysis
R. Davis, Nobel prize 2002
Radiochemical Real time
M. KoshibaNobel prize 2002
N.Ferrari
SolarSolar neutrino neutrino experimentsexperiments::whatwhat nextnext??
N. Ferrari XV IFAE
8B neutrinos :
7Be neutrinos :
pp neutrinos :
CNO neutrinos :
Real time detection of 7Be ν via ES (Borexino / Kamland) detectors ready
Real time detection of 7Be ν via CC (LENS, MOON) R&D
Detection via NC event by event SNO Phase II and Phase III Running
Long-term monitoring of pp ν flux by radiochemical experiments (GNO and SAGE)- Running
Real time detection via ES (Xmass, Genius, CLEAN, Heron) R&D - Prototypes
Radiochemical detection (Lithium project) R&D
Real time detection via ES (Xmass, Genius, CLEAN, Heron) R&D - Prototypes
Real time detection via CC (LENS, MOON) R&D
• We have learnt a lot on neutrinos. Their survival/transmutation probabilities in matter are now understood.
• Now that we know the fate of neutrinos, we can learn a lot from neutrinos.
• At present, ∆ΦΒ/ΦΒ = 6% and ∆Snuc/ Snuc= 13% (cons.) translate into∆T/T= 0.7 %
the main error being due to S17 and S34.
• If nuclear physics were perfect (∆Snuc/Snuc =0) already now we could have:
∆T/T= 0.3 %
• When ∆ΦΒ/ΦΒ =3% one can hope to reach (for ∆Snuc/Snuc =0):
∆T/T= 0.15 %
F.VillanteThe Sun as a laboratory for astrophysics (and The Sun as a laboratory for astrophysics (and fundamental physics)fundamental physics)
D.Nicolo'
(syst) 0.041 (stat) 0.0850.611NN
exp
obs ±±=
Futuro delle oscillazioni agli acceleratoriTest dei flavours coinvolti nelle oscillazioni e delle predizioni peculiari delle oscillazioni(comparsa di nuovi flavour e/o osservazione del pattern sinusoidale)
MiniBoone ⇒ conferma/falsificazione di LSND (neutrini sterili?)
ICARUS+OPERA ⇒ prima evidenza diretta di comparsa di nuovi flavour
MINOS ⇒ pattern sinusoidale + flavour coinvolti nelle osc. alle scale dei solari(NC/CC)
Possiamo fare della fisica di precisione (a la CKM) anche nelsettore leptonico? Determinazione dei 3 angoli e delle (3!) fasi,
violazione di CP, test di unitarieta' etc.
P. Migliozzi Il programma di fisica del CNGS M. Bonesini Futuri progetti agli acceleratori
P.Migliozzi
0.6750.419.810.3With possible improvements
1.0643.817.29.0Final Design
CNGSx1.5 *)
Backsignal
(∆m2 = 4.0 x 10-3 eV2)
signal
(∆m2 = 2.5 x 10-3 eV2)
signal
(∆m2 = 1.8 x 10-3 eV2)
ICARUS
… also competitive to search for νeappearance
Lim
its a
t 90%
C.L
. on
s in2 2
θ 13
and
θ 13
(∆m
2 23=2
.5x1
0-3eV
2 ; s i
n2 θ23
=1)
< 4.5º< 0.025CNGS 5 yr
< 2.5º< 0.006JHF 5 yr
< 7.1º< 0.05OPERA 5 yr
< 5.8º< 0.03ICARUS 5 yr
< 7.1º< 0.06MINOS 2 yr
< 11º< 0.14CHOOZ
θ13sin2 2θ13Experiment
M.Bonesini
Next Generation GoalsPrecision measurement of dominant oscillation νµ→ντ channelDetermine sign of ∆m23
2
Sensitivity to sub-dominant νµ↔νe channel at 1‰ levelSensitivity to δCP
SuperbeamsNu FactoryBeta beams…
T.Tabarelli
Strumia, Neutrino Telescopes, Venice, 2003
Misure non oscillatorie della massa
Endpoint del trizio Neutrinoless double β decay
mν < 2.2 eV (95% C.L.) mν < 0.33 eV (95% C.L.)(massa di Majorana)
Σimi < 0.45 eV (WMAP+SDSS)
Σimi < 0.12 eV (PLANCK+SDSS)
m(ve) < 0.35 eV (KATRIN)G.Mangano
Misure cosmologiche della scala di massa
Hannestad
astro-ph/0303076
0.40.3eff 2.6N +
−=
γγ ρ
+=ρ+ρ+ρ=ρ v
3/4
xvR N114
871
Numero effettivo di neutrini G.Mangano
T.Montaruli
Cosmic ν’s can provide an answerto the debated question:Which are the sources of the HE cosmic rays (E> 1014 eV) ?
ν interaction cross-section very low ⇒
huge detectors (km3) not feasible
underground!
Markov/ Greisen idea (1960)
ν + N → µ + X3d PMT array reconstructs µ tracks and
cascades. Also νe and ντ can be detected
(better energy resolution but worse
angular resolution)
ν
La La rivelazionerivelazione di di neutrinineutrini astrofisiciastrofisici
L’origine quantomeccanica delle oscillazioni
Un fenomeno di natura quantistica ricco di implicazioni sottili: decoherence, descrizione a pacchetti, descrizione in QFT (talk di C.Giunti)
M. Frigerio
Una finestraprivilegiata per la fisicaalle alte scale di cui lo SM e' teoria efficace(talk di M.Frigerio)
ConclusioniGli ultimi 5 anni sono stati forse la “”golden age” della fisica dei neutrinimassivi. Come saranno i prossimi?
Aspettiamo nuovi, importanti risultati sperimentali in tempo relativamentebreve: MiniBoone, MINOS+CNGS, Borexino, Neutrino Telescopes...
Comincia l'epoca della fisica di precisione
Per la prima volta le misure dirette hanno obiettivi ben definiti daperseguire (masse dell'ordine del 10-2 eV). La prossima generazione di esperimenti, probabilmente, NON bastera'.
Informazioni completamente nuove come per esempio WMAP
Nuove strade per risolvere il problema dell'originedelle masse e dei mixing