Исследование нейтрино-ядерных взаимодействий и нейтринных осцилляций в экспериментах на ускорителях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.23, доктор физико-математических наук Рябов, Владимир Алексеевич

• Рябов, Владимир Алексеевич
• доктор физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Рябов, Владимир Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЗАДАЧИ НЕЙТРИННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

НА СОВРЕМЕННЫХ УСКОРИТЕЛЯХ.

1.1. Нейтринные реакции нейтрального и заряженного тока.

1.2. Конечные адронные состояния.

1.3. Образование странных и очарованных частиц.

1.4. Поиск нейтринных осцилляций.

Глава 2. СПЕКТРОМЕТР СКИФ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

НЕЙТРИНО-ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ.

2.1. Структура и возможности спектрометра СКИФ.

2.2. Методика поиска нейтринных взаимодействий в эксперименте.

2.3. Локализация вершины нейтринного взаимодействия в мишени.

2 3.1. Оптическая система стримерной камеры.

2.3.2. Реконструкция параметров заряженных частиц в стримерной камере.

2.3.3. Целеуказание на вершину нейтринного взаимодействия в мишени.

2.3.4. Учет сноса стримеров электрическим полем.

2.3.5. Преобразование координат.

2.4. Поиск предсказанной вершины в фотоэмульсионной мишени.

Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ КОНЕЧНЫХ АДРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В НЕЙТРИНО

ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРИ ЭНЕРГИЯХ 3-30 ГэВ.

3.1. Инклюзивные спектры и дифференциальные сечения.

3.2. Средние множественности заряженных адронов.

Глава 4. ОБРАЗОВАНИЕ СТРАННЫХ И ОЧАРОВАННЫХ ЧАСТИЦ В

НЕЙТРИННОМ ПУЧКЕ УСКОРИТЕЛЯ ИФВЭ.

4.1. Регистрация распадов странных частиц.

4.1.1. Анализ распадов нейтральных странных частиц.

4.1.2. Суммарный выход нейтральных странных частиц.

4.1.3. Сечение образования странных частиц.

4.2. Образование очарованных частиц в нейтринных взаимодействиях.

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙТРИННЫХ ОСЦИЛЛЯЦИЙ В

ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА УСКОРИТЕЛЯХ.

5.1. Формализм описания.

5.1.1. Вакуумные осцилляции.

5.1.2. Осцилляции нейтрино в веществе.

5.2. Составные части экспериментов по поиску осцилляций нейтрино.

5.2.1. Нейтринный пучок.

5.2.2. Детекторы.

5.2.3. Моделирование нейтринных потоков и взаимодействий.

5.3. Методика изучения осцилляций с использованием нейтринных пучков.

5.3.1. Инклюзивные эксперименты: наблюдение убывания начального потока v^.

5.3.2. Эксклюзивные эксперименты: детектирование появления ve и vt в пучке

Глава 6. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСЦИЛЛЯЦИЙ НЕЙТРИНО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПУЧКОВ ОТ

УСКОРИТЕЛЯ УНК-I С ЭНЕРГИЕЙ 600 ГэВ.

6.1. Дальние детекторы.

6.1.1. Глубоководная установка для регистрации мюонов и нейтрино на озере Байкал (нейтринный телескоп NT-200).

6.1.2. Детектор ICARUS.

6.2. Ближний детектор.

6.3. Комплекс дальних нейтрино УНК-I.

6.3.1. Элементы комплекса дальних нейтрино.

6.3.2. Нейтринные пучки с широким энергетическим спектром.

6.3.3. Нейтринные пучки с узким энергетическим спектром.

6.4. Возможности экспериментов Байкал и ICARUS по изучению осцилляций от нейтринных пучков УНК-I.

Глава 7. РЕГИСТРАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НЕЙТРИНО В

ОТСУТСТВИЕ СИНХРОНИЗАЦИИ ОТ УСКОРИТЕЛЯ.

7.1. Методика проведения экспериментов по обнаружению нейтрино на ускорителе ИФВЭ.

7.2. Измерение временного положения пучка.

7.3. Измерение интенсивности событий.

7.4. Обнаружение нейтрино методом пороговой обработки.

7.5. Результаты экспериментов по синхронизации ускорителя и удаленного детектора.

Глава 8. ИССЛЕДОВАНИЕ vM -»vT и vM -> ve ОСЦИЛЛЯЦИЙ НЕЙТРИНО В ЭКСПЕРИМЕНТЕ MINOS С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙТРИННОГО ПУЧКА MI FNAL.

8.1. Постановка эксперимента MINOS.

8.1.1. Нейтринные пучки от MI FNAL.

8.1.2. Дальний и ближний калориметры MINOS.

8.2. Оптимизация эксперимента MINOS и калибровочные измерения.

8.3. Возможности эксперимента MINOS в обнаружении эффекта осцилляции.

8.4. Первые результаты эксперимента MINOS.

8.4.1. Исследование осцилляций атмосферных нейтрино.

8.4.2. Регистрация взаимодействий нейтрино от пучка NUMI.

Глава 9. РАЗВИТИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТА MINOS.

9.1. Фотоэмульсионный детектор в эксперименте MINOS.

9.1.1. Структура фотоэмульсионного детектора.

9.1.2. Моделирование фотоэмульсионного детектора.

9.1.3. Исследование образцов фотоэмульси й.

9.1.4. Калибровочные эксперименты с фотоэмульсионным детектором.

9.2. "Off-axis"- нейтринный детектор для изучения v ve осцилляций в пучке NuMI (эксперимент NO v А).

9.3. Проблема повышения энергетического разрешения нейтринных калориметрических детекторов.

9.3.1. Возможность повышения информативности нейтринных калориметрических детекторов типа MINOS и NOE.

9.3.2. Экспериментальное определение энергии адронов в калориметрических детекторах с помощью нейтронного сигнала.

9.3.3. Методика регистрации нейтронного сигнала.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование нейтрино-ядерных взаимодействий и нейтринных осцилляций в экспериментах на ускорителях»

Нейтринные эксперименты берут начало с пионерских опытов Райнеса и Коуэна, которые на ядерном реакторе в Хенфорде в 1953 г. впервые наблюдали взаимодействие антинейтрино с веществом в реакции ve+p-*n+e+[ 1]. Появление первых ускорителей дало возможность формировать релятивистские пионные и мюонные пучки и ознаменовало рождение нейтринной физики высоких энергий. Гипотеза о продольной поляризации нейтрино, связанная с несохранением четности [2, 3], была блестяще подтверждена экспериментально в реакциях п~ и и* +vevu [4]. Следующий важный шаг в нейтринной физике был связан с экспериментом, идея которого, сформулированная Понтекорво [5], заключалась в сравнении числа мюонов и электронов, образованных при взаимодействии с веществом детектора пучка мюонных нейтрино от ускорителя. Такой эксперимент был осуществлен Ледерманом, Шварцом и Штейнбергером в Брукхевене. Большое преобладание мюонных событий позволило сделать вывод о том, что ve*vM и существуют два типа нейтрино

6]. Позднее, Ледерман в своей Нобелевской лекции сказал, что: "Открытие двух типов нейтрино стало решающим ранним шагом в "сборке" современной картины мира, которую в физике элементарных частиц мы называем Стандартной Моделью" [7]. Еще одно экспериментальное подтверждение Стандартная Модель (СМ) получила в 1973 г., когда в CERN на пузырьковой камере "Гаргамель" были обнаружены безмюонные реакции адроны, обусловленные взаимодействием нейтральных токов [8], и открыты процессы рассеяния нейтрино на атомных электронах v +e~->y/t+e~ [9], имеющие ту же природу. Из отношения сечений взаимодействия нейтрино по каналам нейтрального (NC) и заряженного (СС) токов было определено значение угла Вайнберга - sin0- основного параметра СМ.

Роль нейтринных ускорительных экспериментов в становлении СМ была очень велика, но возможно, что и горизонты физики за границами СМ будут приоткрыты в новом поколении экспериментов с пучками "дальних нейтрино", нацеленных на изучение нейтринных осцилляций [10]. В рамках СМ отсутствуют фундаментальные причины для существования безмассового нейтрино. Однако в большинстве теорий Великого Объединения предсказывается отличная от нуля масса нейтрино. Смешивание массивных нейтрино должно с неизбежностью приводить к существованию нейтринных осцилляций. В экспериментах по их поиску можно достичь очень высокой чувствительности к малым значениям масс нейтрино [11]. История вопроса о формировании интенсивных ускорительных нейтринных пучков, детектируемых на больших расстояниях, восходит к работам Понтекорво [12] и Маркова [13]. Идеи создания таких пучков, которые могли бы детектироваться на больших расстояниях от ускорителя и впоследствии получивших название "пучков дальних нейтрино", нашли развитие в связи с предложением экспериментов DUMAND [14] и БАТИСС [15]. В конце 80-х годов начали появляться и другие предложения о постановке и проведении экспериментов с пучками "дальних" нейтрино от ускорителей. За последнее десятилетие широко обсуждалось более 10 проектов, в которых интенсивные нейтринные пучки от ускорителей УНК-1, FNAL, BNL, CERN и КЕК предлагалось направить на различные детекторы с большой чувствительной массой. В настоящее время только два эксперимента набирают статистику нейтринных взаимодействий - К2К в Японии от пучка ускорителя КЕК [16] и MINOS в США от пучка NuMI Тэватрона FNAL [17, 18]. На 2007 год запланированы ввод в строй нового нейтринного пучка от ускорителя SPS CERN и начало экспозиции детекторов OPERA [19] и ICARUS [20]. В более отдаленной перспективе рассматривается создание гигантских детекторов NOvA [21], размещаемого на выходе пучка NuMI на поверхность Земли (после дальнего детектора MINOS) и Hyper-Kamiokande, который должен регистрировать нейтрино от пучка нового ускорителя JHF [22].

Общая характеристика работы

Нейтринные эксперименты на ускорителях позволяют решать широкий круг вопросов современной физики - от определения параметров Стандартной Модели и проверки квантовой хромодинамики до изучения лептонной универсальности и нейтринных осцилляций.

Первая часть диссертации посвящена исследованию конечных адронных состояний (инклюзивных спектров и средних множественностей), включая образование странных и очарованных частиц в нейтринном пучке Серпуховского ускорителя с энергией Et =3-30 ГэВ. Исследования выполнены по данным эксперимента Е-128 на спектрометре СКИФ (Стримерная Камера И Фотоэмульсия), проведенного с участием автора в период 1986 - 1993 гг. Для интерпретации экспериментальных результатов изучения процессов нейтрино-ядерных взаимодействий при малых значениях квадрата переданного импульса Q2«1 ГэВ2 в диссертации используется кварк-партонная модель (КПМ) и ее различные модификации. Полученные результаты по определению сечений взаимодействия, включая парциальные сечения образования странных и очарованных адронов, хорошо согласуются с расчетами в рамках КПМ, что свидетельствует о ее применимости при значениях Q2 «1 ГэВ2.

Вторая часть диссертации посвящена проблеме изучения нейтринных осцилляций в ускорительных экспериментах. Рассматриваются эксперименты нового поколения, использующие интенсивные нейтринные пучки и два детектора, расположенные на большом 1000 км) расстоянии друг от друга. Детально проработаны физические и технические вопросы создания нейтринного пучка от ускорителя УНК на энергию 600 ГэВ в направлении лаборатории Гран-Сассо (детектор ICARUS, пролетное расстояние нейтрино L = 2200 км) и детектора на озере Байкал (пролетное расстояние L = 4200 км). Выполнен модельный эксперимент, в котором была впервые осуществлена имитация больших пролетных расстояний в экспериментах с "дальними" нейтрино и осуществлена временная привязка нейтринного события в удаленном детекторе к моменту вывода пучка из ускорителя. Многие идеи, связанные с постановкой экспериментов с пучками "дальних" нейтрино, предложенные, но оставшиеся нереализованными в рамках программы УНК, нашли воплощение в эксперименте MINOS с участием автора, в настоящее время набирающем статистику взаимодействий в нейтринном пучке NuMI ускорителя FNAL. Для этого эксперимента разработана и оптимизирована структура ближнего и дальнего детекторов, располагающихся на расстоянии 730 км друг от друга. В результате расчетов и калибровочных измерений определено энергетическое разрешение калориметров MINOS. Показано, что для обеспечения уровня чувствительности к параметрам осцилляций (Ат]г ~ 0,003 эВ2, sin 20и«1), определяемых в эксперименте SuperKamiokande с атмосферными нейтрино, необходимо проводить экспозицию детекторов MINOS в пучке низкой энергии и использовать относительные методы регистрации СС- и NC- vи взаимодействий в ближнем и дальнем калориметрах. Именно в таком режиме сейчас функционирует этот эксперимент. Одновременно набирается и статистика взаимодействий атмосферных нейтрино. Результаты первых наблюдений атмосферных нейтрино в детекторе MINOS (482 дневная экспозиция) на уровне достоверности 98% свидетельствуют о существовании осцилляций. В качестве направлений развития осцилляционных ускорительных экспериментов, в частности в рамках эксперимента MINOS, рассматривается использование фотоэмульсионного детектора и "off-axis"- детектора, располагающегося вне, но вблизи оси пучка NuMI, где нейтринный поток имеет меньшую интенсивность, но практически монохроматичен по энергии. Описаны новые кинематические методы анализа осцилляций vM -> vt и v^ -> ve. С целью увеличения точности восстановления энергии взаимодействия нейтрино из пучка широкого спектра энергий от ускорителя, а также повышения эффективности разделения нейтринных событий заряженного и нейтрального токов исследованы возможности метода независимой регистрации в калориметрических детекторах, наряду с ионизационным сигналом, выхода испарительных нейтронов, образующихся в результате взаимодействий нейтрино с ядрами атомов поглотителя.

Актуальность темы диссертации

Важность изучения конечных адронных состояний обусловлена, с одной стороны, неоднозначностью теоретического описания процессов глубоконеупругого лептон-нуклонного взаимодействия при малых значениях Q2, в особенности, с образованием странных и очарованных частиц в околопороговой области, где существенны вклады квазиупругих реакций. С другой стороны, экспериментальные данные в области сравнительно низких энергий нейтрино (£,«10 ГэВ) крайне малочисленны. Полученные в диссертации результаты дополняют банк экспериментальных данных по сечениям взаимодействия нейтрино, включая сечения образования странных и очарованных частиц при низких энергиях, и определяют пределы применимости различных феноменологических моделей, описывающих глубоконеупругие процессы.

Измерение массы нейтрино - величины, которая определяет не только свойства слабых взаимодействий, но и картину эволюции Вселенной, является одной из наиболее фундаментальных задач физики элементарных частиц и космологии. Подтверждение ненулевой массы нейтрино, возможно, могло бы прояснить структуру скрытой материи во Вселенной и природу несохранения лептонного числа. Попытки определить массу нейтрино предпринимались во многих экспериментах, однако проблема до сих пор остается нерешенной. Дальнейший прогресс в достижении уровня чувствительности к массе нейтрино на уровне mv «10"2э#, связан, в первую очередь, с осцилляционными экспериментами, использующими пучки "дальних" нейтрино и новое поколение детекторов с большими чувствительными объёмами. Актуальность проведения таких экспериментов определяется также тем, что в них возможно детально исследовать области значений параметров осцилляций, предсказываемых экспериментами по изучению осцилляций атмосферных нейтрино (в частности, необходимо проверить результаты группы SuperKamiokande, свидетельствующие об открытии vfl-> vr осцилляций с параметрами Лт^ «3-10~3, sin22023 «1). В экспериментах с пучками "дальних" нейтрино увеличение чувствительности к параметрам осцилляций и, в частности, к массе нейтрино, достигается за счет большой длины пролета нейтрино (сотни километров) и возможности изменения энергии нейтринного пучка.

Дели работы

1. Комплексный анализ нейтрино-ядерных взаимодействий, зарегистрированных на спектрометре СКИФ в нейтринном пучке Серпуховского ускорителя при энергиях Ev- 3-30 ГэВ, включающий в себя:

- изучение инклюзивных спектров и средних множественностей конечных адронных состояний;

- исследование процессов образования и распада странных и очарованных частиц.

2. Проведение цикла методических исследований в рамках подготовки ускорительных экспериментов по поиску нейтринных осцилляций, использующих пучки дальних нейтрино. Исследования включают в себя:

- разработку комплекса для создания пучков "дальних" нейтрино от ускорителя УНК-600 и изучение возможности формирования нейтринных пучков в направлении детектора ICARUS и Байкальского нейтринного телескопа;

- разработку способов синхронизации момента сброса протонного пучка ускорителя на мишень нейтринного канала с моментом регистрации нейтринного события удалёнными на несколько тысяч километров детекторами; и

- оптимизацию структуры калориметров MINOS, регистрирующих взаимодействия от нейтринного пучка NuMI ускорителя FNAL;

- разработку, оптимизацию, создание и калибровку в тестовых пучках ускорителей ИФВЭ модулей фотоэмульсионного детектора, позволяющего наблюдать взаимодействия нейтрино всех ароматов;

- решение вопросов, связанных с повышением энергетического разрешения и уровня достоверности при регистрации событий заряженного и нейтрального токов в калориметрических нейтринных детекторах;

- изучение допустимых для измерений в ускорительных экспериментах областей параметров осцилляций при разных методах детектирования.

3. Создание и калибровка базовых элементов ближнего и дальнего калориметров MINOS, участие в нейтринных сеансах ускорителя FNAL, а также в обработке статистики взаимодействий ускорительных и атмосферных нейтрино с целью определения параметров осцилляций.

Научная новизна работы

1. Дополнен мировой банк данных измерения сечений процессов нейтрино-ядерных взаимодействий в области энергий Ev= 3-30 ГэВ, включая сечения образования странных и очарованных частиц, а также сечения процессов дифракционной диссоциации. Получены новые данные о структурных функциях нуклона и характеристиках конечных адронных состояний нейтрино-ядерных реакций.

2. Развито направление исследования нейтринных осцилляций в ускорительных экспериментах с использованием пучков "дальних" нейтрино. Проработаны возможности проведения экспериментов нового поколения, использующих пучки "дальних" нейтрино от ускорителей УНК-I и FNAL, и детекторы с большими чувствительными массами (ICARUS, Байкальский нейтринный телескоп, калориметры и фотоэмульсионный детектор эксперимента MINOS, "off-axis" эксперимент NO к А).

3. В эксперименте MINOS получены новые данные, свидетельствующие о существовании осцилляций атмосферных и "дальних" нейтрино.

4. На базе спектрометра СКИФ и нейтринного пучка Серпуховского ускорителя У-70 впервые поставлен модельный эксперимент, имитирующий большие пролетные расстояния нейтрино, в котором использована бескабельная синхронизации системы вывода протонного пучка ускорителя и удаленного детектора.

5. Получены новые данные о развитии электронно-фотонных ливней в фотоэмульсионной мишени, прослоенной свинцовым поглотителем, необходимые для выделения реакций ve + N -*е + Х в экспериментах по поиску нейтринных осцилляций OPERA и MINOS.

6. Предложены новые кинематические методы выделения в калориметрических детекторах реакций vx + N -> т + X из фона обычных СС-взаимодействий vfl + N -> /л + X при энергиях, соответствующих энергиям пучков "дальних" нейтрино ускорителей CERN и FNAL.

7. Предложен новый метод повышения энергетического разрешения в калориметрических детекторах, использующих поглотители с большими атомными весами. Применительно к нейтринным экспериментам, этот метод, основанный на регистрации наряду с ионизационным сигналом выхода испарительных нейтронов, позволяет, с одной стороны, точнее восстанавливать первичную энергию нейтрино, а с другой - эффективно разделять нейтринные события заряженного и нейтрального токов.

Практическая ценность работы

1. Проведена систематическая проверка предсказаний кварк-партонной модели и ее различных модификаций, касающихся глубоконеупругих процессов множественного образования адронов в нейтринных взаимодействиях при малых значениях Q2. Полученные экспериментальные результаты подтверждают универсальность характеристик конечных адронных состояний, что является следствием единого струйного механизма рождения адронов в процессах с большими виртуальностями.

2. Полученные значения сечений образования странных и очарованных частиц в нейтринных взаимодействиях восполняют недостаток экспериментальных данных в области порога их рождения.

3. Проведенные исследования в рамках подготовки экспериментов по поиску нейтринных осцилляций (возможность формирования нейтринных пучков от ускорителя УНК-I в направлении лаборатории Гран-Сассо и озера Байкал; проработка детекторной части этих экспериментов, а также структуры калориметров MINOS; совершенствование методики разделения электромагнитных ливней и адронных каскадов) показали, что с использованием пучков "дальних" нейтрино и нового поколения детекторов с большими чувствительными объёмами можно определить массу нейтрино вплоть до значений т1 ~10'2эВ.

4. Результаты эксперимента по синхронизации источника нейтрино (ускоритель У-70) и систем детекторов спектрометра СКИФ при имитации больших пролетных расстояний, показали необходимость использования в осцилляционных экспериментах с пучками "дальних" нейтрино временной привязки нейтринного взаимодействия к моменту вывода пучка из ускорителя. Такая или аналогичная временная привязка необходима для корректного разделения полезных и фоновых событий.

5. Первые результаты эксперимента MINOS подтвердили существование осцилляций атмосферных и "дальних" нейтрино с параметрами, соответствующими измерениям экспериментов SuperKamiokande и К2К.

6. Проведенные калибровки элементов фотоэмульсионного детектора, разработанного для исследований появления vr и уе в пучке ум и изучения осцилляций v —> , , показали возможность использования секционированного свинцово-эмульсионного детектора с полезной массой доходящей до 1000 т, из которой масса фотоэмульсии составляет 100 т, что не имеет аналогов в экспериментальной физике;

14

7. Калибровки детектора нового типа - ионизационно-нейтронного калориметра в адронных и электронных пучках ускорителя У-70 показали, что наряду с ионизационным сигналом, использование информации о числе испарительных нейтронов существенно улучшает энергетическое разрешение калориметрических детекторов при регистрации ливней от нейтринных событий, а также позволяет осуществить эффективное разделение событий нейтрального и заряженного токов. При этом регистрация нейтронного сигнала в крупномасштабных нейтринных калориметрах может быть осуществлена простыми электронными средствами, без существенного удорожания стоимости детекторов.

Научные публикации

По материалам, представленным в диссертации, опубликовано 58 научных работ в виде обзоров в журналах Успехи Физических Наук [11] и Физика Элементарных Частиц и Атомного Ядра [10], статей в журналах: Physics Review D [18], Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики [105, 115, 122], Журнал Технической Физики [167]; Письма в Журнал Технической Физики [189, 202, 203], Ядерная Физика [108, 161], Доклады Академии Наук [199], Приборы и Техника Эксперимента [87, 91, 93, 95, 166, 190]; Nuclear Tracks and Radiation Measurements [90], IEEE Trans. Nucl. Sci. [177], Краткие сообщения no физике ФИАН [104, 114, 154, 205]; в виде препринтов ФИАН [85, 86, 96, 103], ИФВЭ [156, 158, 160], ИТЭФ [94] , FNAL - NuMI [17, 21, 172, 173, 174, 175, 176, 194], CERN - INFN [195, 196, 197, 198], ICRR University of Tokyo [204], а также в материалах конференций [88, 157, 159, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185]. Получено авторское свидетельство на изобретение [92]. Полный перечень работ автора диссертации составляет 92 печатных издания.

Апробация работы

Основные результаты диссертации представлялись и докладывались автором на Международных конференциях по трековым детекторам в Одессе (1989 и 1991 гг.) [88, 90]; на Международных симпозиумах по осцилляциям дальних нейтрино в FNAL, Батавия, США (1999, 2002) [176, 177]; на Международном рабочем совещании УНК-600 в Протвино (1994) [157, 159]; на научных семинарах ФИАН, ИФВЭ, ИЯИ РАН, а также рабочих совещаниях коллабораций Е-128 (СКИФ), Р-875 (MINOS), Р-929 (NO и А) и ICARUS & NOE.

Вклад автора

Содержание диссертации отражает основные исследования, проведенные в рамках коллабораций СКИФ и MINOS, в которых степень участия автора была одной из определяющих.

Автор принимал участие на всех этапах эксперимента на спектрометре СКИФ: в создании аппаратурного комплекса, наладке и калибровке трековых детекторов, проведении облучения в нейтринном пучке Серпуховского ускорителя. Автор координировал работу экспериментальных групп на стадии обработки экспериментальных данных. Окончательный анализ данных о сечениях образования странных и очарованных частиц в нейтрино-ядерных взаимодействиях при энергиях £„=3-30 ГэВ, а также поведении средних множественностей и инклюзивных спектров адронов, был выполнен непосредственно автором.

Цикл методических исследований, связанных с проведением экспериментов по поиску нейтринных осцилляций в пучках "дальних" нейтрино от ускорителя УНК-I, был выполнен при определяющем участии автора диссертации. Эти исследования нашли воплощение в виде ряда предложенных автором идей, которые были реализованы коллаборацией MINOS при подготовке и проведении эксперимента. В части детекторной техники, эти идеи связаны с уменьшением гранулярности калориметров, необходимостью создания антисовпадательной вето-системы на дальнем детекторе и необходимостью увеличением объема и числа каналов регистрации ближнего детектора. В эксперименте MINOS реализована система временной привязки момента вывода пучка из ускорителя с моментом регистрации нейтринного события в дальнем детекторе. Аналогичная система была впервые создана и успешно испытана автором на базе ускорителя ИФВЭ задолго до эксперимента MINOS. В части эффективности поиска нейтринных осцилляций предложения автора были реализованы в виде создания нейтринного пучка низких энергий, не предусмотренного в первоначальном проекте. При анализе данных эксперимента в настоящее время используется ряд разработанных автором новых кинематических методов анализа, увеличивающих эффективность выделения взаимодействий ve и ут в пучке vft.

Автор был среди инициаторов дальнейшей модернизации эксперимента MINOS. Два предложения - о создании фотоэмульсионного детектора, нацеленного на изучение взаимодействий vt и "off-axis"- эксперимента NOvA, ориентированного на регистрацию появления ve, были разработаны при определяющем участии автора. Оптимизация структуры и калибровка модулей фотоэмульсионного детектора в тестовых пучках ускорителя ИФВЭ были выполнены непосредственно автором. Идеи постановки фотоэмульсионного эксперимента в настоящее время реализуются в эксперименте OPERA. Новый "off-axis"- эксперимент NOvA в настоящее время активно развивается. Автор диссертации является ответственным физиком-экспериментатором от ФИАН за проведение экспериментов MINOS и NOvA , а также членом Международного координационного совета NuMI FNAL (International Board-Panel MINOS & NOv A Collaboration).

При проведении нейтринных экспериментов по поиску нейтринных осцилляций точность восстановления энергии события играет определяющую роль. Поэтому разработка новых методов увеличения энергетического разрешения нейтринных калориметров становится крайне важной, особенно при создании детекторов очень большой массы. Одним из таких методов является дополнительная регистрация выхода испарительных нейтронов (наряду с измерением амплитуды ионизационного отклика). Эта методика успешно проверена автором в калибровочных измерениях, проведенных в пучках электронов и адронов ускорителя ИФВЭ.

Основные результаты, представленные к защите

1. Обработка банка данных, полученного в эксперименте на спектрометре СКИФ, проводившемся в течение 8 лет (1986 - 1993 гг.) в нейтринном пучке Серпуховского ускорителя.

2. Изучение инклюзивных спектров и средних множественностей конечных адронных состояний, а также сечений процессов нейтрино-ядерных взаимодействий при энергиях Ev =3-30 ГэВ.

3. Исследование образования и распада странных и очарованных частиц в нейтринных реакциях при энергиях Ev =3-30 ГэВ.

4. Разработка элементов комплекса "дальних" нейтрино ускорителя УНК-I на энергию 600 ГэВ и методики формирования пучков дальних нейтрино в направлении детектора ICARUS (Гран-Сассо, Италия) и Байкальского нейтринного телескопа.

5. Решение задачи бескабельной синхронизации момента сброса пучка ускорителя с моментом его регистрации удаленным детектором нейтринных взаимодействий, что необходимо для надежного выделения редких полезных событий на фоне космического излучения и естественной радиоактивности.

6. Оптимизация структуры калориметров эксперимента MINOS, использующего пучки дальних нейтрино от ускорителя FNAL: моделирование характеристик электромагнитных ливней и адронных каскадов, определение энергетического разрешения, точности восстановления энергии нейтрино. Использование новых кинематических методов анализа мод осцилляций, определение областей параметров осцилляций, ожидаемых в эксперименте MINOS при различных методах регистрации.

7. Сборка, тестирование и калибровка ближнего и дальнего детекторов в эксперименте MINOS; определение параметров осцилляций атмосферных нейтрино на основе обработки статистики взаимодействий, набранной за время 418- дневной экспозиции дальнего детектора MINOS; анализ первых данных регистрации взаимодействий нейтрино от пучка NuMI ускорителя FNAL.

8. Разработка, оптимизация, создание и калибровка в тестовых пучках адронов и электронов ускорителя ИФВЭ модулей фотоэмульсионного детектора, предназначенного для прямого обнаружения нейтринных осцилляций по каналам v^ ->ve и v^ -> vt.

9. Исследование возможностей увеличения чувствительности нейтринных экспериментов к определению параметров осцилляций: использование моноэнергетических нейтринных "off-axis" пучков и повышение энергетического разрешения нейтринных калориметров за счет дополнительной регистрации нейтронного сигнала.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из Введения, девяти глав основного текста и Заключения. Она содержит 210 страниц, в том числе 80 рисунков, 14 таблиц, библиографический список из 205 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика высоких энергий», Рябов, Владимир Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем основные результаты и выводы диссертации:

1. Обработан банк данных, полученный на спектрометре СКИФ, который в период с 1986 по 1993 гг. экспонировался в нейтринном пучке Серпуховского ускорителя с энергией Еу =3-30 ГэВ. Методика обработки данных включала в себя: геометрическую и кинематическую реконструкцию треков заряженных и распадов нейтральных частиц, зарегистрированных в стримерной камере и мюонном идентификаторе. В результате получено около 1000 целеуказаний на вершины нейтринных взаимодействий в обьеме ядерной фотоэмульсии. Эти данные легли в основу инклюзивного анализа.

2. Изучены инклюзивные характеристики нейтринно-ядерных взаимодействий при энергиях Еу =3-30 ГэВ. Определены полные (<j(J /Ev -0,75-10"38см1 /ГэВ) и дифференциальные сечения СС- взаимодействий по бъеркеновским переменным л: и у. На их основе получены значения интегралов структурных функций нуклона:

J>2 (*)<& = 0,52 ±0,10 xFi{x)dx = 0,42 ±0,10.

В рамках кварк-партонной модели первое выражение определяет суммарную долю импульса нуклона, переносимую кварками и антикварками. Ее отличие от единицы свидетельствует о том, что оставшуюся часть импульса нуклона (« 50%) переносят глюоны. Второе выражение описывает долю импульса нуклона, переносимую валентными кварками.

Исследовано поведение средней множественности адронов <N> в нейтрино-ядерных взаимодействиях. Показано, что величина < N > логарифмически растет с увеличением квадрата инвариантной массы конечного адронного состояния W1. Аппроксимация этой зависимости соотношением <N>= A + B-\nW2 приводит к значениям коэффициентов

0,79 ±0,05; В+ =0,75 ±0,11 для положительных адронов и А =-0,28 ±0,06; В =0,58 ±0,10 - для отрицательных. При среднем значении <W2 >= 9,5±1,4 (ГэВ/с2)2 средняя множественность адронов в нашем эксперименте составила <N± >=3,30 ±0,21. Этот результат согласуется с расчетом (в пределах 10% точности) по модели партон-адронного каскада (<М>ПАК=3,6).

3. Измерены относительные вклады образования нейтральных К°-мезонов и А°- гиперонов в полное сечение СС- реакции v^N-^^'X составили: а(умМ->М-К°Х)/а« =(8,4±3,1)% a(vMN->M-A°X)/a(t< = (4,9 ± 1,6)%.

Определен относительный вклад сечения образования странных частиц (нейтральных и заряженных) в полное сечение СС- реакции:

C"S'/<*!£ =(19,4 ±8,8)%.

Исходя из того, что в кварк-партонной модели 28% событий с образованием странной частицы обусловлены рождением и последующим распадом очарованной частицы, оценен относительный вклад сечения образования очарованных частиц в полное сечение СС- реакции:

8,1 ±3,3)%, что хорошо согласуется с данными других нейтринных экспериментов.

Отсутствие обнаруженных в эксперименте распадов очарованных частиц позволило оценить сечение их образования прямым методом:

0,05-^ .

4. Развито направление исследования нейтринных осцилляций с использованием пучков "дальних" нейтрино. Разработаны принципы и методы постановки экспериментов с использованием пучков широкого и узкого спектра энергий от ускорителя УНК-I и детекторов ICARUS (Гран-Сассо, Италия) и NT-200 (озеро Байкал). Исследованы возможности различных методов обнаружения осцилляций в экспериментах с пучками "дальних" нейтрино. Области измерения параметров осцилляций рассчитаны в зависимости от условий проведения того или иного эксперимента. Показано, что в экспериментах с нейтринными пучками широкого спектра энергий с <EV> »30 ГэВ и двумя детекторами, расположенными на расстоянии Z,» 2-10}км друг от друга, можно измерить параметры осцилляций вплоть до значений Am2« 10~2эЯ2 и sin226«Ю-2. Достигнуть чувствительности эксперимента к измерению величин Am2 < 10'ъэВ2 можно только при создании пучка низкой энергии с <Еу><\0ГэВ, либо на пути формирования моноэнергетических нейтринных пучков.

5. На ускорителе У-70 ИФВЭ впервые осуществлен эксперимент, имитирующий большие пролетные расстояния нейтрино. Решена задача обнаружения нейтринных взаимодействий в удаленном детекторе при отсутствии синхронизации от системы вывода ускорителя. На экспериментальной установке с собственным автономным синхронизатором определено временное положение пучка со среднеквадратичным отклонением <т = 1,37 мкс относительно опорной частоты, измерены интенсивность полезных нейтринных событий и фона космического излучения.

6. Разработана и оптимизирована структура калориметрических детекторов эксперимента MINOS, нацеленного на изучение осцилляций v -> ve и v^ vr с использованием нейтринного пучка NuMI от ускорителя

FNAL. В результате моделирования развития электромагнитных и адронных каскадов в калориметрах с различными комбинациями поглотителя и активного детектора определена оптимальная конфигурация калориметра - 2,5 - см слои Fe, чередующиеся с 1 -см слоями пластического сцинтиллятора. Расчетное энергетическое разрешение калориметра такой структуры составило: для электронов -AEJЕе»25%ЦЕе{ГэВ) и

AEh / Eh « 8% + 66%!4Eh (ГэВ) - для адронов. Ошибка восстановления импульса мюона составила А/^/Р^ <10%.

В результате калибровочных измерений, проведенных на прототипах калориметров оптимизированной структуры в пучках адронов, электронов и мюонов с энергиями Ee/ljl= 3-30 ГэВ, получено энергетическое разрешение, хорошо согласующееся с расчетным: для электронов -ДEJЕе *22%ЦЕе(ГэВ),

AEh IEh « 55%ЦЕН (ГэВ) - для адронов и АРМ / Р^ * 5% - для мюонов. Такая точность определения энергии частиц позволяет исследовать параметры осцилляций вплоть до значений Am2 <2-10"3э£2 и 10~2 <sin2 2<9< 1.

Разработаны новые кинематические методы выделения событий, инициированных vr, с образованием и последующим распадом г - лептона на фоне нейтринных СС- реакций veN и vpN с легкими лептонами в конечном состоянии. Показано, что в эксперименте MINOS, эффективность использования предложенных методов может достигать 20%.

7. При непосредственном участии автора диссертации проведена сборка, тестирование и калибровка ближнего и дальнего детекторов эксперимента MINOS, работоспособность которых исследована в потоках мюонов космических лучей.

Определены параметры осцилляций атмосферных нейтрино. На основе обработки статистики взаимодействий, набранной за время 418- дневной экспозиции дальнего детектора MINOS в потоках атмосферных нейтрино, подтверждено существование осцилляций на 98% уровне достоверности. Наилучший фит для параметров осцилляций атмосферных нейтрино составил Дт23 = 1,3 - Ю-3 эВ2, sin2 202J =0,90.

Проведен анализ первых данных по регистрации взаимодействий нейтрино от пучка NuMI ускорителя FNAL. Исходя из интегрального сброса

0,93-1020 протонов на мишень, существование осцилляций подтверждено на уровне 5(7. Наилучший фит значений параметров осцилляций нейтрино от пучка NuMI составил Ат22} = 3,05-КГ'эЯ2, sin2 202} = 0,88.

8. Предложена, разработана и оптимизирована структура фотоэмульсионного детектора эксперимента MINOS. Отдельные модули детектора, собранные из 22 слоев ядерной фотоэмульсии Р-2Т, прослоенной свинцовыми пластинами толщиной 1 мм, прокалиброваны в пучках электронов с энергией 10 и 26 ГэВ на ускорителе ИФВЭ. Проведено исследование развития электронно-фотонных ливней в фотоэмульсионном детекторе и получены значения коэффициентов размножения электронов. Показано, что в осцилляционных экспериментах с использованием фотоэмульсионного детектора, можно исследовать параметры vц -»vr осцилляций вплоть до значений Am2 ~7-10чэЯ2.

9. Изучены новые возможности увеличения чувствительности нейтринных экспериментов к определению параметров осцилляций.

Первая связана с размещением детектора вне оси нейтринного пучка. Разработка эксперимента NOvA, в котором новый нейтринный калориметр устанавливается на расстоянии 12 км от оси пучка NuMI вблизи дальнего детектора MINOS, показала, что в таком "off-axis"- детекторе спектр падающих нейтрино практически моноэнергетичен. При этом использование калориметра с малой радиационной длиной структурного элемента (0,15 рад ед) позволяет исследовать осцилляции ум с чувствительностью в 10 раз большей, чем в эксперименте MINOS.

Другая возможность связана с увеличением энергетического разрешения нейтринных калориметров. Экспериментально показано, что ошибки в определении энергии адронного каскада по ионизационному сигналу в экспериментах типа MINOS и NOE практически совпадают с ошибкой нейтронного сигнала, измеряемого по выходу испарительных нейтронов от процессов ядерных расщеплений. Антикоррелированность ионизационного и нейтронного сигналов (в случае их независимой регистрации) позволяет увеличить разрешающую способность нейтринных детекторов приблизительно в 1,5 раза. Также показано, что при энергиях Еу~ 10 ГэВ, отношение выхода нейтронов в электромагнитных и адронных каскадах не превышает 5 % и, следовательно, отношение нейтронного и ионизационного сигналов является надежным критерием разделения нейтринных событий заряженного и нейтрального токов.

В заключение выражаю глубокую признательность службам Отдела кольцевого ускорителя, Отдела пучков, а также руководству ИФВЭ и Отдела нейтринной физики за постоянную помощь и поддержку в проведении нейтринных исследований на ускорителе У-70 и подготовку новых экспериментов на ускорителе УНК-1.

Здесь необходимо сказать о коллегах, которые на протяжении многих лет делили со мной подготовительную и исследовательскую работу на нейтринных детекторах, а также принимали участие в разработке нового класса осцилляционных экспериментов с использованием пучков дальних нейтрино.

Основы нейтринного эксперимента на спектрометре СКИФ и направление поиска осцилляций в пучках дальних нейтрино от ускорителя ИФВЭ были заложены профессором Е.П. Кузнецовым. Во многом благодаря его целеустремленности и настойчивости были получены физические результаты, представленные в диссертации.

Программа нейтринных исследований на спектрометре СКИФ реализовывалась при непосредственном участии В.В. Аммосова, С.В. Сомова, В.А. Смирнитского и И.С. Тростина. Все годы сотрудничества с ними я ощущал их энергию и дружескую помощь.

Многие фундаментальные аспекты нейтринной физики я имел удовольствие обсуждать с Г.Т. Зацепиным, С.С. Герштейном и В.А. Царевым.

Их эрудиция и широта научных взглядов оказали на меня значительное влияние.

Я благодарен своим коллегам по лаборатории элементарных частиц ФИАН М.И. Дайону, Г.И. Мерзону, П.С. Васильеву, Б.Н. Ломоносову, В.К. Ермиловой, С.К. Котельникову, Н.И. Старкову и JI.C. Первову, совместно с которыми проводились многие из исследований, нашедших отражение в данной работе.

Мне также приятно поблагодарить членов международных коллабораций MINOS, NOvA, ICARUS & NOE, в особенности С. Войчитски, Д. Айреса, М. Гудмана, А. Пара, Д. Рамейка, К. Лонга, Г. Фелдмана и Дж. Барбарино, за многолетнюю совместную работу в рамках подготовки этих экспериментов.

Неоценимую помощь оказали мне и другие физики - сотрудники ИФВЭ, ИТЭФ, МИФИ: Ю.Д. Алешин, В.И. Баранов, Е.М. Гущин, O.K. Егоров, В.М. Кораблев, А.А. Иванилов, П.В. Питухин, Ю.М. Сапунов, А.А. Соколов. Всем им я выражаю глубокую признательность.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Рябов, Владимир Алексеевич, 2006 год

1. Garwin R., Lederman L., Weinrich M. // Phys Rev., 1957, v. 105, p. 1415 Понтекорво Б.М. // ЖЭТФ, 1959, т. 37, стр. 1751

2. Dandy G., Gaillard J.M., Goulianos K.et al. // Phys. Rev Lett., 1962, v. 9, p. 36 Ледерман JI.M. //УФН, 1990, т. 160, стр. 299 Hasert F.J. et al. // Phys. Lett B, 1973, v. 46, p. 138 Hasert F.J. et al. // Phys. Lett B, 1973, v. 46, p. 121

3. Рябов В.A. // Нейтринные осцилляции• на пути к экспериментам с дальними нейтрино //

4. Физика элементарных частиц и атомного ядра, 2003, Том 34, Вып. 5, С. 1257 1315

5. Герштейн С.С., Кузнецов Е.Н., Рябов В.А. // Природа массы нейтрино и нейтринныеосцилляции II Успехи физических наук, 1997, Том 167, № 8, стр 811- 848

6. Понтекорво Б.М. // ЖЭТФ, 1957, т. 33, с. 549; ЖЭТФ, 1958, т. 34, с. 247

7. Марков М. А. // Нейтрино, М.:Наука, 1964

8. Березинский B.C., Зацепин Г.Т. //УФН, 1977,т. 122, с.З

9. Коломеец Е.В., Мурзин B.C. и др. // Эксперимент БАТИСС. В кн.: Исследование мюонов и нейтрино в больших водных объемах. Алма-ата, 1983

10. Е. Aliu, S.Andringa, S. Aoki et al //Phys.Rev.Lett, 2005, v. 94, p. 081802 ; hep-ex/0411038

11. Abies A., Allison W., Alner G.J. Ryabov V. et al.( The MINOS Coll.) // P-875• A long-baseline

12. Neutrino Oscillation Experiment at Fermilab / Fermilab report, 1995

13. Adamson P., Alexopoulos Т., Allison W.W.M., ., Ryabov V.A. et al. // First Observations of Separated Atmospheric Muon Neutrino and Muon Anti-Neutrino Events in the MINOS Detector II Phys. Rev. D, 2006, v. 73, p. 072002.

14. Morfin J. et al // Phys Lett. В , 1981, v. 104, p. 235

15. Vovenko A.S. et al // ЯФ, 1979, v. 30, p. 527 !. Baranov D.S et al // Phys. Lett. В , 1979, v. 81, p. 255i. Baltay C. et al // Phys. Rev. Lett., 1980, v. 44, p. 916к Barish S.J. et al // Phys.Rev D, 1979, v. 19, p. 2521

16. Baker N. J. et al // Phys.Rev. D, 1982, v. 25, p. 617i. Allaby J.V. et al. // Z. Phys. Ser. C, 1987, v. 36, p. 611

17. Allaby J.V. et al // Z.Phys. С, 1988, v. 38, p. 403

18. Colley D.C. et al // Z. Phys. С , 1979, v. 2, p. 187

19. Aderholz M. et al. // Phys. Lett. B, 1986, v. 173, p. 211

20. Allasia D. et al. // Nucl.Phys. В, 1988, v. 307, p. 1

21. Bjorken J.D. and Paschos E.A. // Phys. Rev., 1969, v. 185, p. 1975

22. Feynman R.P. // Phys. Rev. Lett, 1969, v. 2-3, p. 1415i Barbieri R., Ellis Т., Gaillard M.K. // Nucl. Phys. В, 1976, v. 117, p. 50.

23. Georgi H., Politzer H.D. // Phys. Rev. D, 1976, v. 14, p. 1829.

24. Llevellyn Smit С H Phys Rep. 3 261 (1972)

25. Konig A. and Kroll P. // Z. Phys., Ser. С, 1982, v. 16, p. 89

26. Drakoulakos D, Stamoulis P., Tsanakos G. et al (MINERvA Coll.) Fermilab Proposal 2004; hep-ph/0405002

27. Zieminska D. et al // Phys. Rev., Ser. D, 1983, v. 27, p. 47

28. Grassier H. et al. // Nucl. Phys. В, 1983, v. 223, p. 269

29. Derrick M. et al. // Phys. Rev. D, 1982, v. 25, p. 624

30. Barlag S. et al. // Z. Phys., Ser. С, 1982, v. 11, p. 283l. Баранов Д.С. и др. //ЯФ, 1985, т. 41, стр. 1520

31. Войводик Л.и др. // Препринт ИТЭФ 86-91, Москва, 1986

32. Petrov V.A., Kiselev А V. and Yushchenko О.Р. // Phys. Lett. В, 1987, v. 193, p. 357

33. Nikolaev N.N. // Z. Phys., Ser. C, 1980, v. 5, p. 291

34. Bialas A. and Chmaj T. // Phys. Lett. B, 1983, v. 133, p. 241

35. Osborne L.S. et al. // Phys. Rev. Lett., 1978, v. 40, p. 1624

36. Arvidson A. et al. //Nucl. Phys. B, 1984, v. 246, p. 381

37. Lipkin H.J. // Phys. Lett. В, 1987, v. 195, p. 484

38. Барашенков B.C., Тонеев В Д. // Взаимодействия высокоэнергичных частиц и атомных ядер сядрами / Москва, Энергоатомиздат, 1972 И. Jones D.R.T. //Nucl. Phys. В, 1979, v. 75, p. 531 )2. Altarelli G. and Parisi G. //Nucl. Phys. B, 1976, v. 126, p.298

39. Рябов В.А. // Возможность изучения инклюзивных процессов взаимодействия нейтрино с ядрами фотоэмульсии на спектрометре СКИФ при энергиях 3-30 ГэВ / Препринт ФИАН, № 29, Москва 1992

40. Andreasyan D. et al. // Nucl. Phys. B, 1982, v. 199, p. 365

41. Гущин E.M., Рябов В А., Сомов С.В. // Исследование средних множественностей конечных адронных состояний во взаимодействиях нейтрино с ядром фотоэмульсии на спектрометре СКИФ / Краткие сообщения по физике ФИАН, № 9 10, стр. 42 - 47,1995

42. Алешин Ю.Д, Аммосов В.В., Баранов В.И.,., Рябов В.А. и др. // Исследование средних множественностей нейтрино-ядерных взаимодействий при <EV > = 7,8 ГэВ / ЖЭТФ, т. 110, вып. 2 (8), стр. 391 -394,1996

43. НиколаевН.Н //ЭЧАЯ, 1981,т. 12,стр.162

44. Baranov D.S. et al // Z.Phys. С, 1984, v. 197, p. 189

45. Аммар P. и др. // Письма в ЖЭТФ, 1989, т. 49, стр.241

46. Брюнер Ю. и др. // Препринт ИФВЭ 89-94, Серпухов, 1989 10. Berge J.P. et al. // Nucl.Phys. В, 1982, v. 203, p. 1

47. Burhop E.H. et al. // Phys. Lett. B, 1976, v. 65, p. 299

48. Angelini C. et al. // Phys. Lett., 1979, v. 84, p. 150

49. Ammar R. et al. // Phys. Lett. B, 1980, v. 94, p. 118

50. Ushida M. et al. // Phys. Rev. Lett.,1980, v. 45, p. 1049

51. Glashow S.L., Illiopoulos J. and Maiani L. // Phys. Rev. D, 1970, v. 2, p. 1285

52. Aderholz M. et al // Hydra Application Library / CERN, Geneva, 1974

53. Grassier H. et al. // Nucl. Phys. B, 1982, v. 194, p.l

54. Bosetti P. et al //Nucl. Phys. B, 1982, v.209, p.29

55. Ushida M. et al. // Phys. Lett. B, 1988, v. 206, p. 380

56. Ushida M. et al. // Phys. Lett. B, 1983, v. 121, p. 292

57. Llewelyn Smith C.H. // Phys. Rep., 1972, v. 3, p. 261

58. Abramowicz H. et al. // Z. Phys., Ser. C., 1982, v. 15, p. 19

59. Avilez C. and Kobayashi T. // Phys. Rev. D, 1979, v. 19, p. 3448

60. Волков Г.Г., Липартеллиани А.Г. // Письма в ЖЭТФ, 1975, т. 22, стр. 523

61. Волошин М.Б., Захаров В.И., Окунь Л.Б. // ЯФ, 1975, т. 22, стр. 166

62. Ammosov V.V. et al // Z. Phys. С, 1986, v.80, p. 175 0. Toet D Z. et al. // Nucl. Phys. B, 1973, v. 63, p. 248

63. Jones G.T. et al // Preprint MPI-PAE/EXP.E 1.141,1984

64. Bilenky S.M., Giunti C., Grimis W. // Phys. Rev. D, 1998, v. 58, p. 033001

65. De Rujula A., Lisignoli M., Maiani L. et al. // Nucl. Phys. B, 1980, v. 168, p. 54

66. Fogli G.L., Lisi E. and Scioscia G. // Phys Rev. D, 1995, v. 52. p. 5334

67. Fogli G.L., Lisi E., Montanino D. // Phys Rev. D, 1996, v. 54, p. 2048 •6. Wolfenstein L. // Phys. Rev. D, 1978, v. 17. p. 2369•7. Wolfenstein L. // Phys. Rev. D, 1979, v. 20, p. 2634

68. Исаев П.С., Царев В.A. // ФЭЧАЯ, 1990, т. 21, вып. 1, с. 5

69. Braun R. et al. // GEANT 3.11 Date Handling Division, CERN Report DD/EE/84-1,1987 W. Hylen J. // Fermilab Report, 1997, TM-2018

70. Jadach S., Was Z. and Kuehn J.H. // Сотр. Phys. Commun, 1991, v. 64, p. 275 >2. Albright C., Shrock R., and Smith J. // Phys. Rev. D, 1979, v. 20, p. 2177 ;3. Astier P. et al. // Phys.Lett. B, 1999, v.453, p. 169

71. Старков Н.И., Рябов B.A. // Кинематические методы анализа нейтринных взаимодействий вкалориметрических детекторах / Краткие сообщения по физике ФИАН, 2000, №12, стр 3-8 15. Исаев П.С., Царев В.А.//ФЭЧАЯ, 1990, т. 21, вып.1, с.5

72. Булгаков М.К., Васильев П.С,, Галкин ГШ.,.Рябов В.А. и др. // Физические и технические вопросы создания нейтринного пучка на длинные расстояния от ускорителя УНК на энергию 600 ГэВ! Препринт ИФВЭ 95-18.1995

73. Арефьев А.С., Безруков Л.Б., Белолапиков И.А.,.Рябов В.А. и др. // Исследование осцилляций нейтрино с использованием пучков от ускорителя УНК-1 на энергию 600 ГэВ! Препринт ИФВЭ 94-36. Протвино. 1994

74. Fedotov Yu.S., Garkusha V.I., Gershtein S.S.,.Ryabov et al. // On possibility to study neutrino oscillations by detectors located at Gran Sasso (Italy) using beams from 600 Ge V UNK-I Machine / Preprint IHEP 94-34. Protvino, 1994

75. Васильев П.С., Гаркуша В.И., Герштейн С.С.,., Рябов В.А. и др. // К возможности изучения осцилляций нейтрино от ускорителя УНК-1 с энергией 600 ГэВ на детекторах, расположенных в Гран Сассо (Италия) / ЯФ, 1995, т. 58, № 12, стр. 2210-2218

76. Belolapikov J.A. et al. //Nucl. Phys.B, 1991, v. 19, p. 338

77. Arneodo F., Bernardini E., Palamara 0. et al (The ICARUS Coll.) // Proposal LNGS-94//99, Vols.I and II, May 1994

78. Rubbia C. // CERN -EP Internal Report, 77-8,1977

79. Cecchini S. et al. // NIM. Ser. A, 1994, v. 345, p. 230

80. Афонин А.Г., Васильев П.С., Кузнецов Е.П., Ломоносов Б.Н., Минченко А.В., Рябов В.А. // Регистрация взаимодействий нейтрино при отсутствии синхронизации от ускорителя У-70 / ЖТФ, т. 66, вып. 12, стр. 11,1996

81. Bjorken J.D. // In Proc. of the Workshop on New Directions in Neutrino Physics, Fermilab, 1988, p.262i9. Fermilab proposal P-803: Muon Neutrino to Tau Neutrino Oscillation, 1990

82. York, Physics Design Report BNL № 52459,1995 '2. Ambats, D. Ayres, L. Balka,.V. Ryabov et al. (MINOS collaboration) // MINOS experiment R&D plan / Fermilab Preprint NuMI-L-184, 6/1996

83. Adamson P., Alexandrov K.V., Allison W.W.M.Ryabov V.A et al. (The MINOS collaboration)

84. The MINOS Experiment Technical Design Report / Fermilab Preprint NuMI-L-337, April 1998 '4. Adamson P., Alexandrov K.V., Allison W.W.M.,.,Ryabov V.A. et al. (The MINOS collaboration) //

85. Adamson P., Alexandrov K.V., Allison W.W.M.,., Ryabov V.A. et al. (The MINOS collaboration) // Physics Justification for a Hybrid Emulsion Detector in MINOS / Fermilab Preprint NuMI-E-548, October, 1999

86. Adamson P., Alexandrov K.V., Allison W.W.M.,., Ryabov V.A. et al. (The MINOS collaboration)

87. I The MINOS scintillator calorimeter system И IEEE Trans. Nucl. Sci. 49, 861-863 (2002) JS. Litchfield P., Adamson P., Alexopoulos T.,., Ryabov V.A. et al // The MINOS experiment II

88. Habig A., Adamson P., Alexopoulos T. Ryabov V.A. et al. // Neutrino-induced muom observedwith MINOS H Proc. of the 29th ICRC, Pune, India, 2005; hep-ex/0507010

89. Anderson К., Bernstein В., et al. //NuMI Facility Technical Design Report, Fermilab, October, 1998 7. Diddens A. et al //Nucl.Instr.and Meth., 1980, v. 178, p 27

90. Barr G, Gaisser T, Lipari P et al Phys Rev. D 70 (2004)

91. Александров K.B., Алешин Ю Д., Егоров O.K.,., Рябов В.А. и др. // Исследование каскадного размножения ливня электронов при энергии 26 GeV в эмульсионной камере, прослоенной свинцом / Письма в ЖТФ, 2000, том 26, вып. 12, стр. 8-14

92. Алешин Ю.Д., Богаченко ДД., Егоров O.K.,., Рябов В.А. и др. И Калибровка ливневого детектора с ядерной фотоэмульсией в пучке электронов / Приборы и Техника Эксперимента, 2001, №2, с. 30-34

93. Arneodo F., Bernardini E., Palamara О.Ryabov V.A et al. (ICARUS & NOE collaborations) //

94. Аммосов В.В., Мерзон Г.И, Саито Т., Сасаки X., Рябов В.А., Чубенко А.П., Щепетов A.J1. // Исследование характеристик ионизационно-нейтронного калориметра в адронных пучках (4 70 ГэВ) ускорителя ИФВЭ / Письма в ЖТФ, 1998, Том 24, № 20, стр 35 - 42