Precise Measurement of the Neutrino Mixing Parameter θ₂₃ from Muon Neutrino Disappearance in an Off-Axis Beam

New data from the T2K neutrino oscillation experiment produce the most precise measurement of the neutrino mixing parameter θ 23 . Using an off-axis neutrino beam with a peak energy of 0.6 GeV and a data set corresponding to 6.57×10 20 protons on target, T2K has fit the energy-dependent ν μ oscillation probability to determine oscillation parameters. The 68% confidence limit on sin 2 (θ 23 ) is 0.514 +0.055 −0.056 (0.511±0.055 ), assuming normal (inverted) mass hierarchy. The best-fit mass-squared splitting for normal hierarchy is Δm 2 32 =(2.51±0.10)×10 −3   eV 2 /c 4 (inverted hierarchy: Δm 2 13 =(2.48±0.10)×10 −3   eV 2 /c 4 ). Adding a model of multinucleon interactions that affect neutrino energy reconstruction is found to produce only small biases in neutrino oscillation parameter extraction at current levels of statistical uncertainty.

NA61/SHINE facility at the CERN SPS: beams and detector system

NA61/SHINE (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment) is a multi-purpose experimental facility to study hadron production in hadron-proton, hadron-nucleus and nucleus-nucleus collisions at the CERN Super Proton Synchrotron. It recorded the first physics data with hadron beams in 2009 and with ion beams (secondary 7Be beams) in 2011. NA61/SHINE has greatly profited from the long development of the CERN proton and ion sources and the accelerator chain as well as the H2 beamline of the CERN North Area. The latter has recently been modified to also serve as a fragment separator as needed to produce the Be beams for NA61/SHINE. Numerous components of the NA61/SHINE set-up were inherited from its predecessors, in particular, the last one, the NA49 experiment. Important new detectors and upgrades of the legacy equipment were introduced by the NA61/SHINE Collaboration. This paper describes the state of the NA61/SHINE facility — the beams and the detector system — before the CERN Long Shutdown I, which started in March 2013.

Measurement of negatively charged pion spectra in inelastic p+p interactions at plab = 20, 31, 40, 80 and 158 GeV/c

We present experimental results on inclusive spectra and mean multiplicities of negatively charged pions produced in inelastic p+p interactions at incident projectile momenta of 20, 31, 40, 80 and 158GeV/c (√s = 6.3, 7.7,8.8, 12.3 and 17.3GeV, respectively). The measurements were performed using the large acceptance NA61/SHINE hadron spectrometer at the CERN super proton synchrotron. Two-dimensional spectra are determined in terms of rapidity and transverse momentum. Their properties such as the width of rapidity distributions and the inverse slope parameter of transverse mass spectra are extracted and their collision energy dependences are presented. The results on inelastic p+p interactions are compared with the corresponding data on central Pb+Pb collisions measured by the NA49 experiment at the CERNSPS. The results presented in this paper are part of the NA61/SHINE ion program devoted to the study of the properties of the onset of deconfinement and search for the critical point of strongly interacting matter. They are required for interpretation of results on nucleus–nucleus and proton–nucleus collisions.

Measurement of the electron neutrino charged-current interaction rate on water with the T2K ND280 π0 detector

This paper presents a measurement of the charged current interaction rate of the electron neutrino beam component of the beam above 1.5 GeV using the large fiducial mass of the T2K π0 detector. The predominant portion of the νe flux (∼85%) at these energies comes from kaon decays. The measured ratio of the observed beam interaction rate to the predicted rate in the detector with water targets filled is 0.89 ± 0.08 (stat.) ± 0.11 (sys.), and with the water targets emptied is 0.90 ± 0.09 (stat.) ± 0.13 (sys.). The ratio obtained for the interactions on water only from an event subtraction method is 0.87 ± 0.33 (stat.) ± 0.21 (sys.). This is the first measurement of the interaction rate of electron neutrinos on water, which is particularly of interest to experiments with water Cherenkov detectors.

Measurement of the νμ charged current quasielastic cross section on carbon with the T2K on-axis neutrino beam

We report a measurement of the νµ charged current quasi-elastic cross-sections on carbon in the T2K on-axis neutrino beam. The measured charged current quasi-elastic cross-sections on carbon at mean neutrino energies of 1.94 GeV and 0.93 GeV are (11.95 ± 0.19(stat.) +1.82−1.47(syst.)) ×10^−39 cm^2/neutron, and (10.64 ± 0.37(stat.)+2.03−1.65(syst.)) × 10^−39 cm^2/neutron, respectively. These results agree well with the predictions of neutrino interaction models. In addition, we investigated the effects of the nuclear model and the multi-nucleon interaction.

Upper bound on neutrino mass based on T2K neutrino timing measurements

The Tokai to Kamioka (T2K) long-baseline neutrino experiment consists of a muon neutrino beam, produced at the J-PARC accelerator, a near detector complex and a large 295 km distant far detector. The present work utilizes the T2K event timing measurements at the near and far detectors to study neutrino time of flight as function of derived neutrino energy. Under the assumption of a relativistic relation between energy and time of flight, constraints on the neutrino rest mass can be derived. The sub-GeV neutrino beam in conjunction with timing precision of order tens of ns provide sensitivity to neutrino mass in the few MeV/c^2 range. We study the distribution of relative arrival times of muon and electron neutrino candidate events at the T2K far detector as a function of neutrino energy. The 90% C.L. upper limit on the mixture of neutrino mass eigenstates represented in the data sample is found to be m^2 < 5.6 MeV^2/c^4.

Physics potential of a long-baseline neutrino oscillation experiment using a J-PARC neutrino beam and Hyper-Kamiokande

Hyper-Kamiokande will be a next generation underground water Cherenkov detector with a total (fiducial) mass of 0.99 (0.56) million metric tons, approximately 20 (25) times larger than that of Super-Kamiokande. One of the main goals of HyperKamiokande is the study of CP asymmetry in the lepton sector using accelerator neutrino and anti-neutrino beams. In this paper, the physics potential of a long baseline neutrino experiment using the Hyper-Kamiokande detector and a neutrino beam from the J-PARC proton synchrotron is presented. The analysis uses the framework and systematic uncertainties derived from the ongoing T2K experiment. With a total exposure of 7.5 MW × 10⁷ s integrated proton beam power (corresponding to 1.56 × 10²² protons on target with a 30 GeV proton beam) to a 2.5-degree off-axis neutrino beam, it is expected that the leptonic CP phase δCP can be determined to better than 19 degrees for all possible values of δCP , and CP violation can be established with a statistical significance of more than 3 σ (5 σ) for 76% (58%) of the δCP parameter space. Using both νe appearance and νµ disappearance data, the expected 1σ uncertainty of sin²θ₂₃ is 0.015(0.006) for sin²θ₂₃ = 0.5(0.45).

Measurements of neutrino oscillation in appearance and disappearance channels by the T2K experiment with 6.6×10²⁰ protons on target

We report on measurements of neutrino oscillation using data from the T2K long-baseline neutrino experiment collected between 2010 and 2013. In an analysis of muon neutrino disappearance alone, we find the following estimates and 68% confidence intervals for the two possible mass hierarchies: Normal Hierarchy: sin²θ₂₃= 0.514+0.055−0.056 and ∆m²_32 = (2.51 ± 0.10) × 10⁻³ eV²/c⁴ Inverted Hierarchy: sin²θ₂₃= 0.511 ± 0.055 and ∆m²_13 = (2.48 ± 0.10) × 10⁻³ eV²/c⁴ The analysis accounts for multi-nucleon mechanisms in neutrino interactions which were found to introduce negligible bias. We describe our first analyses that combine measurements of muon neutrino disappearance and electron neutrino appearance to estimate four oscillation parameters, |∆m^2|, sin²θ₂₃, sin²θ₁₃, δCP , and the mass hierarchy. Frequentist and Bayesian intervals are presented for combinations of these parameters, with and without including recent reactor measurements. At 90% confidence level and including reactor measurements, we exclude the region δCP = [0.15, 0.83]π for normal hierarchy and δCP = [−0.08, 1.09]π for inverted hierarchy. The T2K and reactor data weakly favor the normal hierarchy with a Bayes Factor of 2.2. The most probable values and 68% 1D credible intervals for the other oscillation parameters, when reactor data are included, are: sin²θ₂₃= 0.528+0.055−0.038 and |∆m²_32| = (2.51 ± 0.11) × 10⁻³ eV²/c⁴.

Measurement of Muon Antineutrino Oscillations with an Accelerator-Produced Off-Axis Beam

T2K reports its first measurements of the parameters governing the disappearance of νµ in an off-axis beam due to flavor change induced by neutrino oscillations. The quasimonochromatic νµ beam, produced with a peak energy of 0.6 GeV at J-PARC, is observed at the far detector SuperKamiokande, 295 km away, where the νµ survival probability is expected to be minimal. Using a dataset corresponding to 4.01×10²⁰ protons on target, 34 fully contained µ-like events were observed. The best-fit oscillation parameters are sin²(θ₂₃) = 0.45 and |∆m^2_32| = 2.51 × 10⁻³ eV² with 68% confidence intervals of 0.38 - 0.64 and 2.26 - 2.80 ×10⁻³ eV² respectively. These results are in agreement with existing antineutrino parameter measurements and also with the νµ disappearance parameters measured by T2K.

Production of Λ -hyperons in inelastic p+p interactions at 158 GeV/c

Inclusive production of Λ-hyperons was measured with the large acceptance NA61/SHINE spectrometer at the CERN SPS in inelastic p+p interactions at beam momentum of 158 GeV/c. Spectra of transverse momentum and transverse mass as well as distributions of rapidity and xF are presented. The mean multiplicity was estimated to be 0.120 ± 0.006 (stat.) ± 0.010 (sys.). The results are compared with previous measurements and predictions of the EPOS, UrQMD and FRITIOF models.

Measurements of π±, K±, K0s, Λ and proton production in proton–carbon interactions at 31 GeV/c with the NA61/SHINE spectrometer at the CERN SPS

Measurements of hadron production in p+C interactions at 31 GeV/c are performed using the NA61/SHINE spectrometer at the CERN SPS. The analysis is based on the full set of data collected in 2009 using a graphite target with a thickness of 4% of a nuclear interaction length. Inelastic and production cross sections as well as spectra of π±, K±, p, K0s and Λ are measured with high precision. These measurements are essential for improved calculations of the initial neutrino fluxes in the T2K long-baseline neutrino oscillation experiment in Japan. A comparison of the NA61/SHINE measurements with predictions of several hadroproduction models is presented.

Measurement of the muon neutrino inclusive charged-current cross section in the energy range of 1–3 GeV with the T2K INGRID detector

We report a measurement of the νµ-nucleus inclusive charged current cross section (=σ cc) on ironusing data from exposed to the J-PARC neutrino beam. The detector consists of 14 modules in total, which are spread over a range of off-axis angles from 0◦ to 1.1◦. The variation in the neutrino energy spectrum as a function of the off-axis angle, combined with event topology information, is used to calculate this cross section as a function of neutrino energy. The cross section is measured to be σcc(1.1 GeV) = 1.10±0.15 (10^−38cm^2/nucleon), σcc(2.0 GeV) = 2.07±0.27 (10^−38cm^2/nucleon), and σcc(3.3 GeV) = 2.29 ± 0.45 (10^−38cm^2/nucleon), at energies of 1.1, 2.0, and 3.3 GeV, respectively. These results are consistent with the cross section calculated by the neutrino interaction generators currently used by T2K. More importantly, the method described here opens up a new way to determine the energy dependence of neutrino-nucleus cross sections.

Valtatien 13 parantaminen välillä Lappeenranta–Nuijamaa : Hanke-esite

Valtatien 13 osuus Lappeenrannasta Nuijamaalle kuuluu Euroopan komission päättämään Suomen kattavaan liikenneverkkoon TEN-T. Tieosuus on maan toiseksi tärkein kansainvälisen liikenteen yhteys kuljetuksille ja henkilöliikenteelle. Valtatie 13 kulkee maan poikki länsirannikolta Kokkolasta Lappeenrantaan ja siitä edelleen Nuijamaan rajanylityspaikan kautta Venäjän puolelle Viipuriin. Valtatie 13 palvelee osaltaan myös paikallista liikkumista Nuijamaan kylätaajaman ja Lappeenrannan välillä. Erityisesti Mustolan alueelle ja myös osittain Nuijamaan raja-aseman läheisyyteen suunnitellut ja jo osittain toteutuneet maankäytön kaupalliset palvelut lisäävät voimakkaasti kasvaessaan myös seudullista liikennettä suunnitteluosuudella. Nuijamaan raja-asema on ollut Suomen itärajan toiseksi vilkkain tieliikenteen rajanylityspaikka. Rajanylityspaikan kautta kulki vuonna 2015 noin miljoona ajoneuvoa ja 2,4 miljoonaa matkustajaa. Venäjän ja Suomen valtioiden välisen liikenteen kasvu on ollut voimakkainta Kaakkois-Suomessa ja sille on edelleen perusteltuja kasvuodotuksia, vaikka viime aikoina liikenne on merkittävästi vähentynyt. Myös tavaraliikenteellä on potentiaalia lisääntyä viimeaikaisesta. Suunnittelualueeseen kuuluu valtatien 13 (16,6 km) lisäksi valtatien 6 länsipuolinen valtatien 13 jatke Karjalantie (mt 3821) (1,2 km). Yleissuunnitelmassa on selvitetty valtatien 13 puutteet ja ongelmat, palvelutasotavoitteet, valtatien 13 ja muiden väylien periaateratkaisut tilantarpeineen, suhde ympäröivään maankäyttöön, vaikutukset sekä mahdollisuudet vaiheittain toteuttamiseksi. Päätavoitteena on ollut selvittää valtatien 13 ja muiden väylien kehittämisen periaatteet niin, että palvelutasopuutteet saadaan poistettua ja valtatie 13 vastaa sille asetettuja vaatimuksia liikenteen sujuvuuden ja turvallisuuden kannalta. Osana suunnitelmaa on esitetty toimenpiteet meluhaittojen torjumiseksi ja ympäristövaikutusten lieventämiseksi. Valtatie 13 parannetaan nykyisellä paikallaan korkealuokkaiseksi nelikaistaiseksi valtatieksi tarvittavine tie-, katu- ja liittymäjärjestelyineen. Vastakkaiset ajosuunnat on erotettu toisistaan rakenteellisesti ja kaikki valtatien liittymät ovat eritasoliittymiä.

Der kleine Katechismus

Imprimatur: Borgoae 13.9.1820 P. G. Bonsdorff consist. not.

Niskapietiläntie, Ruokolahti, Rautjärvi : Museotien hoito- ja ylläpitosuunnitelmat

Niskapietiläntien museotie on Ruokolahden ja Rautjärven kuntien alueella tiellä 3891. Museotiejakso on pituudeltaan 19,5 kilometriä. Sen länsipää on levähdysalueen kohdalla, jonka tierekisteriosoite on 3981/1/6330. Itäpäässä museotie liittyy Miettiläntiehen (tie 3991). Niskapietiläntien museotien ulkopuolinen itäosa Ruokolahden Immolan ja Huhtasen kohdalla sijoittuu tiiviiseen taajamarakenteeseen. Immolassa on entisen sotilaslentokentän kasarmialue, joka on valtakunnallisesti merkittävä kulttuuriympäristö (RKY). Museokohteena Niskapietiläntie on periaatteessa helposti saavutettava, mutta käytännössä vaikeasti löytyvä siitäkin huolimatta, että sille ohjaavat museotieopasteiden lisäksi Via Karelia-tien opasteet. Museotien opastaulut ovat uusia ja asianmukaisia, mutta niissä museotiejakso on merkitty virheellisesti, liian pitkäksi länsiosastaan. Niskapietiläntie on liitetty Liikenneviraston (silloin Tie- ja vesirakennuslaitoksen) museokohdekokoelmaan vuonna 1989. Se edustaa kokoelmapolitiikassa mainittuja tieliikennehistoriallisia ajanjaksoja, ”1600- ja 1700-lukujen tieverkon rakentuminen” ja ”1800-luvun tieverkon täydentyminen”. Tietopohja on ollut hatara sekä museokohdetta valittaessa että kokoelmapolitiikan arvotuksessa. Tämän hoito- ja ylläpitosuunnitelman yhteydessä on käynyt ilmeiseksi, että tie on syntynyt vasta 1700-luvun puolivälin tienoilla ja liittyy Venäjän ensisijaisesti sotilaallisiin tavoitteisiin. Tien merkitys valtakunnalliselle liikenteelle alkaa 1800-luvulta, kun postin kuljetus aloitettiin ja tielle perustettiin kestikievarit, mitä on yleensä pidetty maantien tunnusmerkkinä. Vuosina 1938–1957 Niskapietiläntien museojakso oli osa valtateitä 6 ja 14. Selkeimmin se edustaa kokoelmapolitiikan ajanjaksoa: ”Vuoden 1938 valtatieluokitus ja sen merkitys”. Tien sotilaallinen arvo oli keskeinen vuonna 1936, kun Viipurin läänin kansanedustajat esittivät tien parantamista. Tien parantaminen aloitettiin vuonna 1938. Jatkosodan alussa Niskapietiläntien maasto oli suomalaisten sotajoukkojen lähtöalue. Tienvarren asukkaiden kylätoiminta on poikkeuksellisen aktiivista, mikä huipentuu vuosittaiseen, jo perinteiseen Museotiepäivään. Tien sotilaallista perinnettä on myös elävöitetty ja reservikasarmialue on kunnostettu muistomerkiksi. Niskapietiläntie kuuluu Museoviraston valtakunnallisesti merkittävien rakennettujen kulttuuriympäristöjen luetteloon (RKY). Niskapietilän museotien linjaus ja mäkisyys sekä maa- ja metsätalousmaisema ovat säilyneet toisiaan täydentävänä kokonaisuutena ja kuvaavat edustavasti suomalaisia maanteitä 1800-1900-lukujen taitteen molemmin puolin sekä valtateitä 1930-luvulta 1950-luvulle. Tien kunto on museaalisessa näkökulmassa hyvä. Myös sen ympäristö vastaa historiallista arvoaan. Hoito- ja ylläpitosuunnitelman tavoitteena on säilyttää Niskapietiläntie ensisijaisesti todisteena Suomen ensimmäisistä valtateistä. Tien säilyneisyys museointihetken (1989) asussa edellyttää hienovaraisia toimenpiteitä, joissa erityisesti otetaan huomioon tien liittyminen ympäristöönsä. Toimenpiteillä pyritään korostamaan tien ja sen ympäristön tulkittavuutta. Suunnitelmassa on esitetty toimenpiteitä tien ja sen lähiympäristön kehittämiseksi ja hoitamiseksi sekä tienpitäjän että maanomistajien näkökulmasta. Suunnitelma sisältää alueurakkaan sisällytettävät tieympäristön hoitotoimenpiteet sekä kohteen ympäristön kunnostustoimenpiteitä ja suuntaviivoja tien mahdolliselle korjaukselle.