Study of multiple vertices neutrino interactions in the OPERA experiment

OPERA è un esperimento per lo studio di neutrini da fascio progettato per ricerca di neutrini del tau in un fascio quasi puro di neutrini muonici. La ricerca è basata su un’analisi evento per evento che è resa possibile dall’elevata risoluzione spaziale del rivelatore. Infatti, l’apparato è in grado di osservare particelle emesse durante un’interazione di neutrino che decadono entro brevi distanze. In particolare, l’esperimento ricerca eventi che presentano vertici secondari entro circa un millimetro dal vertice primario di interazione. Un evento interessante è stato osservato con una topologia inaspettata: invece un solo vertice secondario ne sono stati osservati due. Questo tipo di eventi era completamente inaspettato e una nuova analisi era necessaria per capire la natura dell’evento. Le possibilità considerate includono quasi tutte le combinazioni di tau, particelle charmate e reinterazioni adroniche nel piombo. Un nuovo algoritmo di simulazione, basato su GEANT4, è stato sviluppato e testato con successo usando i dati di uno dei test beam di OPERA. Quindi, una nuova produzione Monte Carlo è stata preparata per poter descrivere le proprietà di questo raro fenomeno. Infine, è stata preparata un’analisi per l’identificazione dell’evento osservato. L’evento è risultato essere molto probabilmente un’interazione di neutrino del tau con produzione di charm, con una significanza di quasi 3.5 sigma.