Study and modelization of a neutrino-nucleus CCQE interaction model

Abstract

En l'estudi de l'oscil·lació de neutrino, comprendre la interacció dels neutrins és important per predir el nombre esperat d'esdeveniments en el detector.

A energies intermèdies, entre pocs MeV i 10 GeV, els neutrins interactuen directament amb els nucleons dins d'un nucli.

Entre els diferents processos d'interacció, la dispersió quasi-elàstica del corrent carregada (neutra) és la interacció principal per als neutrins, o antineutrins, al voltant d'1 GeV.

En els experiments d'oscil·lació, les simulacions Monte Carlo s'utilitzen per predir el nombre esperat d'esdeveniments en funció de la cinemàtica de les diferents interaccions.

A l'comprar el nombre d'esdeveniments en el detector proper i llunyà amb el model d'oscil·lació, és possible determinar els valors del que paràmetres d'oscil·lació.

En aquesta tesi, treballem amb un model per calcular la secció eficaç de les interaccions quasi-elàstiques de corrent carregada.

El mateix model es fa servir per calcular la secció eficaç utilitzant interaccions d'un neutrí amb un nucleon, 1p1h, i les interaccions amb més d'un nucleon, 2p2h.

Tots dos càlculs són modificats per extreure la cinemàtica completa de les interaccions.

Amb la cinemàtica més la secció eficaç calculades, vam construir una simulació Monte Carlo (MC).

Posteriorment la simulació és implementada en un programa per generar interaccions de neutrí, per tal de simular interaccions d'un neutríno en un detector.

Amb el generador d'esdeveniments, treballem en comprar el nou i millorat model amb els anteriorment en ús.

Finalment les limitacions de el model són presentades.

En el estudio de la oscilación de neutrinos, comprender la interacción de los neutrinos es importante para predecir el número esperado de eventos en el detector.

A energías intermedias, entre pocos MeV y 10 GeV, los neutrinos interactúan directamente con los nucleones dentro de un núcleo.

Entre los diferentes procesos de interacción, la dispersión cuasi-elástica de la corriente cargada (neutra) es la interacción principal para los neutrinos, o antineutrinos, alrededor de 1 GeV.

En los experimentos de oscilación, las simulaciones Monte Carlo se utilizan para predecir el número esperado de eventos en función de la cinemática de las diferentes interacciones.

Al comprar el número de eventos en el detector cercano y lejano con el modelo de oscilación, es possible determinar los valores de lo parámetros de oscilación.

En esta tesis, trabajamos con un modelo para calcular la sección eficaz de las interacciones cuasi-elásticas de corriente cargada.

El mismo modelo se usa para calcular la sección eficaz utilizando interacciones de un neutrino con un nucleon, 1p1h, y las interacciones con más de un nucleon, 2p2h.

Ambos cálculos son modificados para extraer la cinemática completa de las interacciones.

Con la cinemática más la sección eficaz calculadas, construimos una simulación Monte Carlo (MC).

Posteriormente la simulación es implementada en un programa para generar interacciones de neutrino, a fin de simular interacciones de neutrino en un detector.

Con el generador de eventos, trabajamos en comprar el nuevo y mejorado modelo con los anteriormente en uso.

Finalmente las limitaciones del modelo son presentadas.

In the study of neutrinos oscillation, understanding neutrinos interaction with matter is an important subject to predict the expected number of events in the detector.

At intermediate energies, between a few MeV and 10 GeV, neutrinos interact directly with the nucleons inside a nucleus.

Among the different interaction processes, the charged (neutral) current quasi-elastic scattering is the main neutrino, or anti-neutrino, nucleus interaction around 1 GeV.

In oscillation experiments, Monte Carlo simulations are used to predict the expected number of events in function of the kinematics of the different interactions.

By comparing the number of events in the near and the far detector with the oscillation model, it is possible to determine the oscillation parameter values.

In this thesis, we work with a charged current quasi-elastic scattering cross section calculation model.

The same nucleus modelisation is used to calculate the 1p1h , one neutrino - one nucleon interaction, and the 2p2h, one neutrino - multiple nucleon interaction, cross section.

We modified both of the calculation to extract the complete interaction kinematics of these interactions.

With the kinematics plus cross section obtained, we build a Monte Carlo (MC) simulation.

We then implement this MC simulation in a neutrino events generator, that simulate neutrino interaction inside a detector.

With this events generator, we work on a comparison between the improved model and the previous model used.

Also we show some of the limitations of the new model.