Chooz ( en francés: [ʃo] ) [1] fue un breve experimento de oscilación de neutrinos de referencia en Chooz , Francia . Su principal resultado fue establecer límites a los parámetros de oscilación de neutrinos responsables de transformar los neutrinos electrónicos en otros neutrinos. En concreto, se encontró que sen 2 (2 θ 13 ) < 0,17 para δm 2 grandes y δm 2 >8 × 10 −4 eV 2 para mezcla máxima. [2] Los resultados se publicaron en 1999.
El experimento Double Chooz continúa tomando datos utilizando el mismo espacio de laboratorio.
Chooz utilizó neutrinos de dos reactores de agua presurizada , que proporcionaron una seguridad >99,999%.
no
miFuente. La energía media de los neutrinos era de aproximadamente 3 MeV y el detector se encontraba a unos 1000 m del reactor. La intensidad se midió utilizando tanto el balance térmico como la salida de neutrones del reactor, y se sabía que era mejor que el 2%. Se utilizó un modelado detallado de los núcleos del reactor para predecir tanto la intensidad como el espectro energético de los neutrinos en función del tiempo. Los neutrinos se observaron a través de la reacción de desintegración beta inversa (
pag
+
no
mi→
norte
+
mi+
). [2]
El detector Chooz estaba bajo tierra, con una sobrecarga equivalente a 300 metros de agua para reducir los rayos cósmicos de fondo. El detector en sí era un cilindro de 5,5 m de diámetro y 5,5 m de altura. El detector estaba compuesto por tres regiones. La región más interna (región I) contenía 5 toneladas de centelleador dopado con gadolinio en un contenedor de plexiglás. El gadolinio capturó rápidamente los neutrones producidos en la desintegración beta inversa. La segunda región (región II) contenía 17 toneladas de centelleador no dopado para capturar la energía electromagnética de la desintegración beta inversa (≈99%) y los fotones de la captura de neutrones en el Gd (>95%). La superficie exterior de la región II contenía 192 tubos fotomultiplicadores (PMT) orientados hacia el interior sujetos en una estructura de plástico opaco.
La región más externa (región III) contenía noventa toneladas del mismo centelleador sin dopar que la región II y vetó los eventos de rayos cósmicos utilizando 48 PMT.
La capa de plexiglás entre las regiones I y II era transparente para permitir que los fotodetectores de la región II pudieran observar la luz de centelleo de la región I. La superficie interior del contenedor de la región II se pintó de negro para evitar los reflejos, que degradarían las mediciones de posición. La superficie exterior del contenedor de la región II y la superficie interior del contenedor de la región III se pintaron de blanco para maximizar las señales de veto.
Chooz recopiló datos durante un total de 8210 horas: 3420 horas sin que ninguno de los reactores estuviera en funcionamiento, 3250 horas con un reactor en funcionamiento y 1540 horas con ambos reactores en funcionamiento. Durante este período se observaron un total de 2991 candidatos a neutrinos, de los cuales 287 se produjeron durante los períodos en que el reactor estaba apagado. El fondo correlacionado fue de 1,01 eventos por día y el fondo no correlacionado fue de 0,42 eventos por día. También se estudió el rendimiento de neutrinos en función de la potencia del reactor, el consumo de combustible y para cada reactor por separado.
También se calculó el espectro de energía de los positrones y la dirección calculada del neutrino entrante. Todas las distribuciones coincidieron con las predicciones.
Se utilizaron tres técnicas de análisis para buscar oscilaciones de neutrinos. El método más potente utilizó un ajuste χ 2 global de siete compartimentos de energía de positrones para cada reactor, para un total de catorce compartimentos. El χ 2 se calculó para varias combinaciones ( θ , δm 2 ). La matriz de covarianza completa de 14 × 14 se utilizó para tener en cuenta las correlaciones entre los compartimentos. La estadística χ 2 también incluye un término para la normalización general de neutrinos (con una incertidumbre del 2,7%) y un término para la calibración de energía (con una incertidumbre del 1,1%). El mínimo global, con una probabilidad χ 2 del 96%, corresponde a sen 2 (2 θ ) = 0,23, δm 2 =8,1 × 10 −4 eV 2 , normalización general de neutrinos = 1,012 y escala de energía = 1,006. La hipótesis de no oscilación también tiene una alta probabilidad χ 2 del 93 %, que corresponde a una normalización general de neutrinos = 1,008 y una escala de energía = 1,011.
Los resultados de Chooz imponen límites al elemento de la matriz PMNS U e3 2 . Existen dos posibilidades, U e3 2 < 0,03 o U e3 2 > 0,97 . El problema de los neutrinos solares excluye la segunda desigualdad, por lo que U e3 2 está restringido a valores pequeños. Los datos de CHOOZ también indican una fuerte preferencia por el
no
micras→
no
τhipótesis de máxima mezcla.
La colaboración Chooz no es uniforme en cuanto a su capitalización. El experimento a veces aparece como Chooz y a veces como CHOOZ . Sin embargo, no es un acrónimo .