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Study on reactor antineutrino spectrum at RENO = RENO 실험에서 원전반중성미자 스펙트럼에 대한 연구
서명 / 저자 Study on reactor antineutrino spectrum at RENO = RENO 실험에서 원전반중성미자 스펙트럼에 대한 연구 / Seok-Gyeong Yoon.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2022].
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8039156

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학술문화관(도서관)2층 학위논문

MPH 22002

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Reactor antineutrino has played important role in the development of neutrino physics from the discovery of the neutrino, the discovery of the neutrino oscillation, and the measurement of the smallest mixing angle $\theta_{13}$. Reactor antineutrino will be a useful source for future experiments, such as determining the neutrino mass ordering, measuring the CP violation phase in the weak sector, and the search for sterile neutrino. However, currently, it has been found out that there is a significant difference in the theoretical prediction and the measured flux and spectrum by the RENO and the other experiments. Thus, it is the paramount task to measure the precise flux and spectrum by the experiment for future experiments and building a more robust reactor antineutrino model. The IBD yield is measured as (5.852$\,\pm\,$0.094$) \times 10^{-43}$\,cm$^2$/fission from the 2\,900 days of RENO live time. This corresponds to 0.941\,$\pm$ 0.015 to the prediction by Huber and Meuller. By unfolding the measured prompt spectrum to the true neutrino spectrum, it becomes possible to combine two data from two different detector responses. Using 2\,900 days of RENO and 180 days of NEOS spectra, a sterile neutrino search is conducted. We obtained improved exclude region with 95\% C. L. in the region $0.1<|\Delta m_{41}^2|<7$\,eV$^2$, and the best fit value at $|\Delta m_{41}^2|=2.41\,\pm\,0.03\,$\,eV$^2$ and $\sin^2 2\theta_{14}$=0.08$\,\pm\,$0.03 with 8\% p-value. This is the first result that the best fit is consistent with the allowed region that can explain the Reactor Antineutrino Anomaly\,(RAA).

중성미자의 발견부터 중성미자 진동의 발견, 가장 작은 섞임각인 $\theta_{13}$의 측정까지 원전반중성미자는 중성미자물리의 발전에 지대한 역할을 해 왔다. 원전반중성미자는 앞으로도 중성미자의 질량 순서 결정, 렙톤에서의 CP 대칭성깨짐 측정, 비활성 중성미자의 탐색 등에 유용한 원천이 될 것이다. 그러나 원전중성미자의 선속과 스펙트럼이 실험과 이론적인 예측값에 의미 있는 차이가 있다는 것이 RENO를 비롯한 여러 원전반중성미자 실험을 통해서 확인되었다. 따라서 원전중성미자를 이용한 미래 실험과 더 정확한 이론의 바탕을 위해서 실험을 통해 정확한 선속과 스펙트럼을 측정하는 것이 중요하다. RENO 실험에서 2900일 동안 받은 데이터를 통해서 (5.852$\,\pm\,$0.094$) \times 10^{-43}$\,cm$^2$/fission 의 역베타붕괴수율을 측정했고, 이는 이론적인 예측값인 휴버와 뮬러의 모형에 대해서 0.941\,$\pm$ 0.015 의 비율에 해당한다. 또한 중첩풀림을 통해서 측정한 즉발스펙트럼을 실제 원전반중성미자로 바꾸는 과정을 통해서 서로 다른 검출기 응답을 가진 데이터를 합칠 수 있게 되었다. RENO와 NEOS 실험에서 원전반중성미자 스펙트럼을 이용하여 비활성중성미자 탐색을 실시하였다. 이를 통해서 $0.1<|\Delta m_{41}^2|<7$\,eV$^2$에서 기존의 결과보다 향상된 95\% 신뢰도의 배제영역을 얻었고, $|\Delta m_{41}^2|=2.41\,\pm\,0.03\,$\,eV$^2$ 그리고 $\sin^2 2\theta_{14}$=0.08$\,\pm\,$0.03 에서 유의확률 8\%의 최적 함숫값을 얻었다. 이는 원전반중성미자 선속 비정상을 설명할 수 있는 비활성 중성미자의 허용영역과 일치하는 값으로써 스펙트럼의 왜곡과 선속의 결손이 같은 변수로 설명할 수 있다는 첫 번째 결과이다.

서지기타정보

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청구기호 {MPH 22002
형태사항 ix, 85 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 윤석경
지도교수의 영문표기 : Hye-Sung Lee
지도교수의 한글표기 : 이혜성
Including appendix
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 물리학과,
서지주기 References : p. 80-85
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