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A search for the analogue to Cherenkov radiation by high energy neutrinos at superluminal speeds in ICARUS

Authors :
ICARUS Collaboration
M. Antonello(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
P. Aprili(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
B. Baibussinov(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
M. Baldo Ceolin(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
P. Benetti(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
E. Calligarich(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
N. Canci(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
F. Carbonara(Dipartimento di Scienze Fisiche e INFN Napoli, Italy)
S. Centro(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
A. Cesana(INFN, Sezione di Milano e Politecnico, Milano, Italy)
K. Cieslik(The Henryk Niewodniczanski, Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Science, Krakow, Poland)
D. B. Cline(Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, USA)
A. G. Cocco(Dipartimento di Scienze Fisiche e INFN Napoli, Italy)
A. Cohen(Physics Department, Boston University, Boston, USA)
A. Dabrowska(The Henryk Niewodniczanski, Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Science, Krakow, Poland)
D. Dequal(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
A. Dermenev(INR RAS, Russia)
R. Dolfini(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
C. Farnese(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
A. Fava(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
A. Ferrari(CERN, CH-1211 Geneve 23, Switzerland)
G. Fiorillo(Dipartimento di Scienze Fisiche e INFN Napoli, Italy)
D. Gibin(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
A. Gigli Berzolari(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
S. Gninenko(INR RAS, Russia)
A. Guglielmi(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
M. Haranczyk(The Henryk Niewodniczanski, Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Science, Krakow, Poland)
J. Holeczek(Institute of Physics, University of Silesia, Katowice, Poland)
A. Ivashkin(INR RAS, Russia)
J. Kisiel(Institute of Physics, University of Silesia, Katowice, Poland)
I. Kochanek(Institute of Physics, University of Silesia, Katowice, Poland)
J. Lagoda(National Centre for Nulcear research, Otwock/Swierk, Poland)
S. Mania(Institute of Physics, University of Silesia, Katowice, Poland)
G. Mannocchi(Laboratori Nazionali di Frascati)
A. Menegolli(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
G. Meng(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
C. Montanari(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
S. Otwinowski(Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, USA)
L. Periale(Laboratori Nazionali di Frascati)
A. Piazzoli(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
P. Picchi(Laboratori Nazionali di Frascati)
F. Pietropaolo(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
P. Plonski(Institute for Radioelectronics, Warsaw Univ. of Technology, Warsaw, Poland)
A. Rappoldi(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
G. L. Raselli(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
M. Rossella(Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica e INFN, Università di Pavia, Italy)
C. Rubbia(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
P. Sala(INFN, Sezione di Milano e Politecnico, Milano, Italy)
E. Scantamburlo(Dipartimento di Fisica, Università di L'Aquila, L'Aquila, Italy)
A. Scaramelli(INFN, Sezione di Milano e Politecnico, Milano, Italy)
E. Segreto(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
F. Sergiampietri(Dipartimento di Fisica, Università di Pisa, Italy)
D. Stefan(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
J. Stepaniak(National Centre for Nulcear research, Otwock/Swierk, Poland)
R. Sulej(National Centre for Nulcear research, Otwock/Swierk, Poland)
M. Szarska(The Henryk Niewodniczanski, Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Science, Krakow, Poland)
M. Terrani(INFN, Sezione di Milano e Politecnico, Milano, Italy)
F. Varanini(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
S. Ventura(Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Italy)
C. Vignoli(Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, Assergi)
H. Wang(Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, USA)
X. Yang(Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, USA)
A. Zalewska(The Henryk Niewodniczanski, Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Science, Krakow, Poland)
K. Zaremba(Institute for Radioelectronics, Warsaw Univ. of Technology, Warsaw, Poland)
M., Antonello
P., Aprili
B., Baibussinov
M. B., Ceolin
P., Benetti
E., Calligarich
N., Canci
F., Carbonara
S., Centro
A., Cesana
K., Cieslik
D. B., Cline
A. G., Cocco
A., Dabrowska
D., Dequal
A., Dermenev
R., Dolfini
C., Farnese
A., Fava
A., Ferrari
Fiorillo, Giuliana
D., Gibin
A. G., Berzolari
S., Gninenko
A., Guglielmi
M., Haranczyk
J., Holeczek
A., Ivashkin
J., Kisiel
I., Kochanek
J., Lagoda
S., Mania
G., Mannocchi
A., Menegolli
G., Meng
C., Montanari
S., Otwinowski
L., Periale
A., Piazzoli
P., Picchi
F., Pietropaolo
P., Plonski
A., Rappoldi
G. L., Raselli
M., Rossella
C., Rubbia
P. R., Sala
E., Scantamburlo
A., Scaramelli
E., Segreto
F., Sergiampietri
D., Stefan
J., Stepaniak
R., Sulej
M., Szarska
M., Terrani
F., Varanini
S., Ventura
C., Vignoli
H., Wang
X., Yang
A., Zalewska
K., Zaremba
A., Cohen
Publication Year :
2015

Abstract

The OPERA collaboration has claimed evidence of superluminal {\nu}{_\mu} propagation between CERN and the LNGS. Cohen and Glashow argued that such neutrinos should lose energy by producing photons and e+e- pairs, through Z0 mediated processes analogous to Cherenkov radiation. In terms of the parameter delta=(v^2_nu-v^2_c)/v^2_c, the OPERA result implies delta = 5 x 10^-5. For this value of \delta a very significant deformation of the neutrino energy spectrum and an abundant production of photons and e+e- pairs should be observed at LNGS. We present an analysis based on the 2010 and part of the 2011 data sets from the ICARUS experiment, located at Gran Sasso National Laboratory and using the same neutrino beam from CERN. We find that the rates and deposited energy distributions of neutrino events in ICARUS agree with the expectations for an unperturbed spectrum of the CERN neutrino beam. Our results therefore refute a superluminal interpretation of the OPERA result according to the Cohen and Glashow prediction for a weak current analog to Cherenkov radiation. In particular no superluminal Cherenkov like e+e- pair or gamma emission event has been directly observed inside the fiducial volume of the "bubble chamber like" ICARUS TPC-LAr detector, setting the much stricter limit of delta < 2.5 10^-8 at the 90% confidence level, comparable with the one due to the observations from the SN1987A.<br />Comment: 17 pages, 6 figures

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Accession number :
edsair.doi.dedup.....74b12b7b32bed3e80e02c0fee404be86