Determining the neutrino mass hierarchy with KM3NeT/ORCA

• Main Author: Quinn, Liam
• Other Authors: Aix-Marseille, Coyle, Paschal
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2018
• Subjects: 530; Orca
• Online Access: http://www.theses.fr/2018AIXM0386

ORCA (Recherche d'Oscillations avec les Rayons Cosmiques dans l'Abysse) est un détecteur TCherenkov de neutrinos à l'échelle des mégatonnes, actuellement en construction par la collaboration KM3NeT, à 2450m de profondeur dans la mer Méditerranée.Les neutrinos atmosphériques traversent la Terre le long d'un large éventail de lignes des bases, en subissant des effets de matière qui augmentent les oscillations des neutrinos avec énergies de l'ordre de peu GeV, qui dépendent de l'hiérarchie de masse des neutrinos (NMH).La conception d' ORCA comprise une dense configuration de modules optiques, qui contiennent 31 photomultiplicateurs (PMTs) de 72 mm, qui exploitent les excellentes propriétés de l'eau de la mer pour reconstruire à la fois les cascades (principalement νe) et les traces (principalement νμ) jusqu'à quelques GeV.Il est prévu que ORCA mesurera la NMH avec une signification statistique plus grand que 3σ après avoir pris des données pour quelques années.Ce travail s'axe sur la reconstruction d' événements ainsi que les méthodes et résultats des études de sensibilité à l'hiérarchie de masse et aux paramètres d'oscillation θ₂₃ et Δm₃₂². ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) is a megaton-scale Cherenkov neutrino detector currently under construction by the KM3NeT collaboration, at a depth of 2450m in the Mediterranean Sea.Atmospheric neutrinos cross the Earth along a wide range of baselines, undergoing matter effects which enhance neutrino oscillations in the few GeV energy range with a dependence on the neutrino mass hierarchy (NMH).The ORCA design consists of a dense configuration of optical modules, containing 31 3'' photomultiplier tubes (PMTs), exploiting the excellent optical properties of deep seawater to reconstruct both cascade events (mostly νe) and track events (mostly νμ) down to a few GeV.ORCA is expected to measure the NMH with a median significance greater than 3σ after a few years of operation.This work focuses on event reconstruction, as well as the methods and results of the sensitivity studies for the measurement of the mass hierarchy and the oscillation parameters θ₂₃ and Δm₃₂².