Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam

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作者
Adam, T. [2 ]
Agafonova, N. [3 ]
Aleksandrov, A. [4 ]
Altinok, O. [5 ]
Sanchez, P. Alvarez [6 ]
Anokhina, A. [7 ]
Aoki, S. [8 ]
Ariga, A. [9 ]
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Autiero, D. [10 ]
Badertscher, A. [11 ]
Ben Dhahbi, A. [9 ]
Bertolin, A. [12 ]
Bozza, C. [13 ,14 ]
Brugiere, T. [10 ]
Brugnera, R. [12 ,15 ]
Brunet, F. [16 ]
Brunetti, G. [10 ,17 ]
Buontempo, S. [4 ]
Carlus, B. [10 ]
Cavanna, F. [18 ,19 ]
Cazes, A. [10 ]
Chaussard, L. [10 ]
Chernyavsky, M. [20 ]
Chiarella, V. [21 ]
Chukanov, A. [22 ]
Colosimo, G. [23 ]
Crespi, M. [23 ]
D'Ambrosio, N. [24 ]
De Lellis, G. [4 ,25 ]
De Serio, M. [26 ]
Declais, Y. [10 ]
Sanchez, P. del Amo [16 ]
Di Capua, F. [4 ]
Di Crescenzo, A. [4 ,25 ]
Di Ferdinando, D. [1 ]
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Dmitrievsky, S. [22 ]
Dracos, M. [2 ]
Duchesneau, D. [16 ]
Dusini, S. [12 ]
Dzhatdoev, T. [7 ]
Ebert, J. [28 ]
Efthymiopoulos, I. [6 ]
Egorov, O. [29 ]
Ereditato, A. [9 ]
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Favier, J. [16 ]
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机构
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[2] Univ Strasbourg, IPHC, CNRS, IN2P3, F-67037 Strasbourg, France
[3] Russian Acad Sci, INR, RUS-117312 Moscow, Russia
[4] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Napoli, I-80125 Naples, Italy
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[6] CERN, European Org Nucl Res, CH-1211 Geneva, Switzerland
[7] MSU SINP Lomonosov Moscow State Univ, Skobeltsyn Inst Nucl Phys, RUS-119992 Moscow, Russia
[8] Kobe Univ, Kobe, Hyogo 6578501, Japan
[9] Univ Bern, High Energy Phys Lab, Albert Einstein Ctr Fundamental Phys, CH-3012 Bern, Switzerland
[10] Univ Lyon 1, IPNL, CNRS, IN2P3, F-69622 Villeurbanne, France
[11] Swiss Fed Inst Technol, Inst Particle Phys, CH-8093 Zurich, Switzerland
[12] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Padova, I-35131 Padua, Italy
[13] Univ Salerno, Dipartimento Fis, I-84084 Salerno, Italy
[14] Ist Nazl Fis Nucl, Grp Collegato Salerno, I-84084 Salerno, Italy
[15] Univ Padua, Dipartimento Fis, I-35131 I Padua, Italy
[16] Univ Savoie, LAPP, CNRS, IN2P3, F-74941 Annecy Le Vieux, France
[17] Univ Bologna, Dipartimento Fis, I-40127 Bologna, Italy
[18] Univ Aquila, Dipartimento Fis, I-67100 Laquila, Italy
[19] Ist Nazl Fis Nucl, Grp Collegato Aquila, I-67100 Laquila, Italy
[20] Russian Acad Sci, LPI, RUS-119991 Moscow, Russia
[21] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Frascati, I-00044 Rome, Italy
[22] JINR, RUS-141980 Dubna, Russia
[23] Univ Roma La Sapienza, Area Geodesia & Geomat, Dipartimento Ingn Civile Edile & Ambientale, I-00185 Rome, Italy
[24] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Gran Sasso, I-67010 Laquila, Italy
[25] Univ Naples Federico II, Dipartimento Sci Fis, I-80125 Naples, Italy
[26] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Bari, I-70126 Bari, Italy
[27] Ctr Rech Astron Astrophys & Geophys, Algiers, Algeria
[28] Univ Hamburg, D-22761 Hamburg, Germany
[29] ITEP, RUS-117259 Moscow, Russia
[30] Toho Univ, Funabashi, Chiba 2748510, Japan
[31] Technion Israel Inst Technol, Dept Phys, IL-32000 Haifa, Israel
[32] Univ Urbino Carlo Bo, I-61029 Urbino, Italy
[33] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma, I-00185 Rome, Italy
[34] Nagoya Univ, Nagoya, Aichi 4648602, Japan
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[36] Gyeongsang Natl Univ, Jinju 660701, South Korea
[37] Univ Crete, Dept Phys, Crete Ctr Theoret Phys, GR-71003 Iraklion, Greece
[38] Aichi Univ Educ, Kariya, Aichi 4488542, Japan
[39] Univ Bari, Dipartimento Fis, I-70126 Bari, Italy
[40] Univ Paris 07, Theory Div APC, F-75205 Paris 13, France
[41] Ist Nazl Geofis & Vulcanol, Sez CNT, I-00143 Rome, Italy
[42] Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Fis, I-00185 Rome, Italy
[43] Utsunomiya Univ, Utsunomiya, Tochigi 3218505, Japan
[44] Univ Milano Bicocca, Dipartimento Fis, I-20126 Milan, Italy
[45] Univ Libre Bruxelles, HHE, B-1050 Brussels, Belgium
基金
俄罗斯基础研究基金会; 日本学术振兴会; 瑞士国家科学基金会;
关键词
Neutrino Detectors and Telescopes; MACRO DETECTOR; TIME; SEARCH; BURST;
D O I
10.1007/JHEP10(2012)093
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
The OPERA neutrino experiment at the underground Gran Sasso Laboratory has measured the velocity of neutrinos from the CERN CNGS beam over a baseline of about 730 km. The measurement is based on data taken by OPERA in the years 2009, 2010 and 2011. Dedicated upgrades of the CNGS timing system and of the OPERA detector, as well as a high precision geodesy campaign for the measurement of the neutrino baseline, allowed reaching comparable systematic and statistical accuracies. An arrival time of CNGS muon neutrinos with respect to the one computed assuming the speed of light in vacuum of (6.5 +/- 7.4 (stat.)(-8.0)(+8.3)(sys.)) ns was measured corresponding to a relative difference of the muon neutrino velocity with respect to the speed of light (v - c)/c = (2.7 +/- 3.1 (stat.)(-3.3)(+1.34)(sys.)) x 10(-6). The above result, obtained by comparing the time distributions of neutrino interactions and of protons hitting the CNGS target in 10.5 mu s long extractions, was confirmed by a test performed at the end of 2011 using a short bunch beam allowing to measure the neutrino time of flight at the single interaction level.
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