Journal of High Energy Physics

, 2013:153

Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam using the 2012 dedicated data

  • The OPERA collaboration
  • T. Adam
  • N. Agafonova
  • A. Aleksandrov
  • A. Anokhina
  • S. Aoki
  • A. Ariga
  • T. Ariga
  • D. Autiero
  • A. Badertscher
  • A. Ben Dhahbi
  • M. Beretta
  • A. Bertolin
  • C. Bozza
  • T. Brugière
  • R. Brugnera
  • F. Brunet
  • G. Brunetti
  • B. Buettner
  • S. Buontempo
  • B. Carlus
  • F. Cavanna
  • A. Cazes
  • L. Chaussard
  • M. Chernyavsky
  • V. Chiarella
  • A. Chukanov
  • N. D’Ambrosio
  • G. De Lellis
  • M. De Serio
  • P. del Amo Sanchez
  • A. Di Crescenzo
  • D. Di Ferdinando
  • N. Di Marco
  • S. Dmitrievsky
  • M. Dracos
  • D. Duchesneau
  • S. Dusini
  • T. Dzhatdoev
  • J. Ebert
  • A. Ereditato
  • L. S. Esposito
  • J. Favier
  • G. Felici
  • T. Ferber
  • R. A. Fini
  • T. Fukuda
  • A. Garfagnini
  • G. Giacomelli
  • C. Girerd
  • C. Goellnitz
  • J. Goldberg
  • D. Golubkov
  • Y. Gornushkin
  • G. Grella
  • F. Grianti
  • C. Guerin
  • A. M. Guler
  • C. Gustavino
  • C. Hagner
  • K. Hamada
  • T. Hara
  • M. Hierholzer
  • A. Hollnagel
  • H. Ishida
  • K. Ishiguro
  • K. Jakovcic
  • C. Jollet
  • C. Kamiscioglu
  • M. Kamiscioglu
  • J. Kawada
  • J. H. Kim
  • S. H. Kim
  • M. Kimura
  • N. Kitagawa
  • B. Klicek
  • K. Kodama
  • M. Komatsu
  • U. Kose
  • I. Kreslo
  • A. Lauria
  • C. Lazzaro
  • J. Lenkeit
  • A. Ljubicic
  • A. Longhin
  • A. Malgin
  • C. Mancini-Terracciano
  • G. Mandrioli
  • J. Marteau
  • T. Matsuo
  • V. Matveev
  • N. Mauri
  • E. Medinaceli
  • A. Meregaglia
  • P. Migliozzi
  • S. Mikado
  • P. Monacelli
  • M. C. Montesi
  • K. Morishima
  • U. Moser
  • M. T. Muciaccia
  • M. Nakamura
  • T. Nakano
  • Y. Nakatsuka
  • D. Naumov
  • V. Nikitina
  • S. Ogawa
  • A. Olchevsky
  • K. Ozaki
  • O. Palamara
  • A. Paoloni
  • B. D. Park
  • I. G. Park
  • A. Pastore
  • L. Patrizii
  • E. Pennacchio
  • H. Pessard
  • C. Pistillo
  • D. Podgrudkov
  • N. Polukhina
  • M. Pozzato
  • K. Pretzl
  • F. Pupilli
  • R. Rescigno
  • M. Roda
  • T. Roganova
  • H. Rokujo
  • G. Rosa
  • I. Rostovtseva
  • A. Rubbia
  • A. Russo
  • O. Ryazhskaya
  • O. Sato
  • Y. Sato
  • A. Schembri
  • W. Schmidt-Parzefall
  • J. Schuler
  • I. Shakiryanova
  • A. Sheshukov
  • H. Shibuya
  • G. Shoziyoev
  • S. Simone
  • M. Sioli
  • C. Sirignano
  • G. Sirri
  • J. S. Song
  • M. Spinetti
  • L. Stanco
  • N. Starkov
  • S. M. Stellacci
  • M. Stipcevic
  • T. Strauss
  • S. Takahashi
  • M. Tenti
  • F. Terranova
  • V. Tioukov
  • P. Tolun
  • S. Tufanli
  • P. Vilain
  • M. Vladimirov
  • L. Votano
  • J.-L. Vuilleumier
  • G. Wilquet
  • B. Wonsak
  • J. Wurtz
  • C. S. Yoon
  • J. Yoshida
  • Y. Zaitsev
  • S. Zemskova
  • A. Zghiche
  • R. Zimmermann
Open Access
Article

Abstract

In spring 2012 CERN provided two weeks of a short bunch proton beam dedicated to the neutrino velocity measurement over a distance of 730 km. The OPERA neutrino experiment at the underground Gran Sasso Laboratory used an upgraded setup compared to the 2011 measurements, improving the measurement time accuracy. An independent timing system based on the Resistive Plate Chambers was exploited providing a time accuracy of ~1 ns. Neutrino and anti-neutrino contributions were separated using the information provided by the OPERA magnetic spectrometers. The new analysis profited from the precision geodesy measurements of the neutrino baseline and of the CNGS/LNGS clock synchronization. The neutrino arrival time with respect to the one computed assuming the speed of light in vacuum is found to be δtνT OFcT OFν = (0.6±0.4 (stat.)±3.0 (syst.)) ns and \( \delta {t_{\overline{\nu}}}\equiv TO{F_c}-TO{F_{\overline{\nu}}}=\left( {1.7\pm 1.4\left( {stat.} \right)\pm 3.1\left( {syst.} \right)} \right) \) ns for νμ and \( {{\overline{\nu}}_{\mu }} \), respectively. This corresponds to a limit on the muon neutrino velocity with respect to the speed of light of −1.8 × 10−6 < (vνc)/c < 2.3 × 10−6 at 90% C.L. This new measurement confirms with higher accuracy the revised OPERA result.

Keywords

Neutrino Detectors and Telescopes Oscillation 

References

  1. [1]
    OPERA collaboration, R. Acquafredda et al., The OPERA experiment in the CERN to Gran Sasso neutrino beam, 2009 JINST 4 P04018 [INSPIRE].
  2. [2]
    OPERA collaboration, T. Adam et al., Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam, arXiv:1109.4897.
  3. [3]
    OPERA collaboration, T. Adam et al., Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam, JHEP 10 (2012) 093.ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. [4]
    OPERA collaboration, N. Agafonova et al., Study of neutrino interactions with the electronic detectors of the OPERA experiment, New J. Phys. 13 (2011) 053051 [arXiv:1102.1882] [INSPIRE].CrossRefGoogle Scholar
  5. [5]
    The White Rabbit synchronization system, http://www.ohwr.org/projects/white-rabbit.
  6. [6]
    T. Adam et al., The OPERA experiment Target Tracker, Nucl. Instrum. Meth. A 577 (2007) 523.ADSGoogle Scholar
  7. [7]
    A. Bertolin et al., RPC time calibration and analysis of the 2011 bunched beam data, Public OPERA Note 147 (Apr. 2012).Google Scholar
  8. [8]
    G. Corradi et al., A 16 channels Timing Board for the OPERA RPCs, Public OPERA Note 70 (Nov. 2009).Google Scholar
  9. [9]
    G. Felici et al., The Trigger System of the OPERA precision tracker, Public OPERA Note 71 (Dec. 2009).Google Scholar
  10. [10]
    A. Bertolin and N.T. Tran, OpCarac: an algorithm for the classification of the neutrino interactions recorded by OPERA, Public OPERA Note 100 (Aug. 2009).Google Scholar
  11. [11]
    L. Lyons, D. Gibaut and P. Clifford, How to combine correlated estimates of a single physical quantity, Nucl. Instrum. Meth. A 270 (1988) 110 [INSPIRE].ADSGoogle Scholar
  12. [12]
    LVD collaboration, N.Y. Agafonova et al., Measurement of the velocity of neutrinos from the CNGS beam with the Large Volume Detector, Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 070801 [arXiv:1208.1392] [INSPIRE].ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. [13]
    ICARUS collaboration, M. Antonello et al., Precision measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector in the CNGS beam, JHEP 11 (2012) 049 [arXiv:1208.2629] [INSPIRE].ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. [14]
    Borexino collaboration, P. Alvarez Sanchez et al., Measurement of CNGS muon neutrino speed with Borexino, Phys. Lett. B 716 (2012) 401 [arXiv:1207.6860] [INSPIRE].ADSGoogle Scholar

Copyright information

© SISSA 2013

Authors and Affiliations

  • The OPERA collaboration
  • T. Adam
    • 32
  • N. Agafonova
    • 21
  • A. Aleksandrov
    • 25
  • A. Anokhina
    • 20
  • S. Aoki
    • 17
  • A. Ariga
    • 6
  • T. Ariga
    • 6
  • D. Autiero
    • 1
  • A. Badertscher
    • 37
  • A. Ben Dhahbi
    • 6
  • M. Beretta
    • 11
  • A. Bertolin
    • 27
  • C. Bozza
    • 31
  • T. Brugière
    • 35
  • R. Brugnera
    • 27
    • 28
  • F. Brunet
    • 2
  • G. Brunetti
    • 6
  • B. Buettner
    • 14
  • S. Buontempo
    • 25
  • B. Carlus
    • 35
  • F. Cavanna
    • 18
  • A. Cazes
    • 35
  • L. Chaussard
    • 35
  • M. Chernyavsky
    • 23
  • V. Chiarella
    • 11
  • A. Chukanov
    • 10
  • N. D’Ambrosio
    • 3
  • G. De Lellis
    • 25
    • 26
  • M. De Serio
    • 4
    • 5
  • P. del Amo Sanchez
    • 2
  • A. Di Crescenzo
    • 25
    • 26
  • D. Di Ferdinando
    • 8
  • N. Di Marco
    • 3
  • S. Dmitrievsky
    • 10
  • M. Dracos
    • 32
  • D. Duchesneau
    • 2
  • S. Dusini
    • 27
  • T. Dzhatdoev
    • 31
  • J. Ebert
    • 14
  • A. Ereditato
    • 6
  • L. S. Esposito
    • 37
  • J. Favier
    • 2
  • G. Felici
    • 11
  • T. Ferber
    • 14
  • R. A. Fini
    • 4
  • T. Fukuda
    • 12
  • A. Garfagnini
    • 27
    • 28
  • G. Giacomelli
    • 7
    • 8
  • C. Girerd
    • 35
  • C. Goellnitz
    • 14
  • J. Goldberg
    • 13
  • D. Golubkov
    • 21
  • Y. Gornushkin
    • 10
  • G. Grella
    • 31
  • F. Grianti
    • 11
    • 33
  • C. Guerin
    • 35
  • A. M. Guler
    • 1
  • C. Gustavino
    • 30
  • C. Hagner
    • 14
  • K. Hamada
    • 24
  • T. Hara
    • 17
  • M. Hierholzer
    • 6
  • A. Hollnagel
    • 14
  • H. Ishida
    • 12
  • K. Ishiguro
    • 24
  • K. Jakovcic
    • 36
  • C. Jollet
    • 32
  • C. Kamiscioglu
    • 1
  • M. Kamiscioglu
    • 1
  • J. Kawada
    • 6
  • J. H. Kim
    • 15
  • S. H. Kim
    • 15
    • 38
  • M. Kimura
    • 6
  • N. Kitagawa
    • 24
  • B. Klicek
    • 36
  • K. Kodama
    • 16
  • M. Komatsu
    • 24
  • U. Kose
    • 27
  • I. Kreslo
    • 6
  • A. Lauria
    • 25
    • 26
  • C. Lazzaro
    • 37
  • J. Lenkeit
    • 14
  • A. Ljubicic
    • 36
  • A. Longhin
    • 11
  • A. Malgin
    • 21
  • C. Mancini-Terracciano
    • 6
  • G. Mandrioli
    • 8
  • J. Marteau
    • 35
  • T. Matsuo
    • 12
  • V. Matveev
    • 20
  • N. Mauri
    • 11
  • E. Medinaceli
    • 27
    • 28
  • A. Meregaglia
    • 32
  • P. Migliozzi
    • 25
  • S. Mikado
    • 12
  • P. Monacelli
    • 18
  • M. C. Montesi
    • 25
    • 26
  • K. Morishima
    • 24
  • U. Moser
    • 6
  • M. T. Muciaccia
    • 4
    • 5
  • M. Nakamura
    • 24
  • T. Nakano
    • 24
  • Y. Nakatsuka
    • 24
  • D. Naumov
    • 10
  • V. Nikitina
    • 20
  • S. Ogawa
    • 12
  • A. Olchevsky
    • 10
  • K. Ozaki
    • 17
  • O. Palamara
    • 3
  • A. Paoloni
    • 11
  • B. D. Park
    • 15
    • 39
  • I. G. Park
    • 15
  • A. Pastore
    • 4
  • L. Patrizii
    • 8
  • E. Pennacchio
    • 35
  • H. Pessard
    • 2
  • C. Pistillo
    • 6
  • D. Podgrudkov
    • 20
  • N. Polukhina
    • 23
  • M. Pozzato
    • 7
    • 8
  • K. Pretzl
    • 6
  • F. Pupilli
    • 3
  • R. Rescigno
    • 31
  • M. Roda
    • 27
    • 28
  • T. Roganova
    • 20
  • H. Rokujo
    • 17
  • G. Rosa
    • 29
    • 30
  • I. Rostovtseva
    • 22
  • A. Rubbia
    • 37
  • A. Russo
    • 25
  • O. Ryazhskaya
    • 21
  • O. Sato
    • 24
  • Y. Sato
    • 34
  • A. Schembri
    • 3
  • W. Schmidt-Parzefall
    • 14
  • J. Schuler
    • 32
  • I. Shakiryanova
    • 21
  • A. Sheshukov
    • 25
  • H. Shibuya
    • 12
  • G. Shoziyoev
    • 20
  • S. Simone
    • 4
    • 5
  • M. Sioli
    • 7
    • 8
  • C. Sirignano
    • 27
    • 28
  • G. Sirri
    • 8
  • J. S. Song
    • 15
  • M. Spinetti
    • 11
  • L. Stanco
    • 27
  • N. Starkov
    • 23
  • S. M. Stellacci
    • 31
  • M. Stipcevic
    • 36
  • T. Strauss
    • 6
  • S. Takahashi
    • 17
  • M. Tenti
    • 8
  • F. Terranova
    • 11
    • 19
  • V. Tioukov
    • 25
  • P. Tolun
    • 1
  • S. Tufanli
    • 6
  • P. Vilain
    • 9
  • M. Vladimirov
    • 23
  • L. Votano
    • 11
  • J.-L. Vuilleumier
    • 6
  • G. Wilquet
    • 9
  • B. Wonsak
    • 14
  • J. Wurtz
    • 32
  • C. S. Yoon
    • 15
  • J. Yoshida
    • 24
  • Y. Zaitsev
    • 22
  • S. Zemskova
    • 10
  • A. Zghiche
    • 2
  • R. Zimmermann
    • 14
  1. 1.METU-Middle East Technical UniversityAnkaraTurkey
  2. 2.LAPP, Université de Savoie, CNRS/IN2P3Annecy-le-VieuxFrance
  3. 3.INFN — Laboratori Nazionali del Gran SassoL’AquilaItaly
  4. 4.INFN — Sezione di BariBariItaly
  5. 5.Dipartimento di Fisica dell’Università di BariBariItaly
  6. 6.Albert Einstein Center for Fundamental Physics, Laboratory for High Energy Physics (LHEP)University of BernBernSwitzerland
  7. 7.INFN — Sezione di BolognaBolognaItaly
  8. 8.Dipartimento di Fisica dell’Università di BolognaBolognaItaly
  9. 9.IIHE, Université Libre de BruxellesBrusselsBelgium
  10. 10.JINR-Joint Institute for Nuclear ResearchDubnaRussia
  11. 11.INFN — Laboratori Nazionali di FrascatiRomaItaly
  12. 12.Toho UniversityFunabashiJapan
  13. 13.Department of Physics, TechnionHaifaIsrael
  14. 14.Hamburg UniversityHamburgGermany
  15. 15.Gyeongsang National UniversityJinjuKorea
  16. 16.Aichi University of EducationKariyaJapan
  17. 17.Kobe UniversityKobeJapan
  18. 18.Dipartimento di Fisica dell’Università dell’Aquila and INFN “Gruppo Collegato de L’Aquila”L’AquilaItaly
  19. 19.Dipartimento di Fisica dell’ Università di Milano-BicoccaMilanoItaly
  20. 20.INR-Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of SciencesMoscowRussia
  21. 21.ITEP-Institute for Theoretical and Experimental PhysicsMoscowRussia
  22. 22.LPI-Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of ScienceMoscowRussia
  23. 23.(MSU SINP) Lomonosov Moscow State University Skobeltsyn Institute of Nuclear PhysicsMoscowRussia
  24. 24.Nagoya UniversityNagoyaJapan
  25. 25.INFN — Sezione di NapoliNapoliItaly
  26. 26.Dipartimento di Scienze Fisiche dell’Università Federico II di NapoliNapoliItaly
  27. 27.INFN — Sezione di PadovaPadovaItaly
  28. 28.Dipartimento di Fisica dell’Università di PadovaPadovaItaly
  29. 29.INFN — Sezione di RomaRomaItaly
  30. 30.Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma SapienzaRomaItaly
  31. 31.Dipartimento di Fisica dell’Università di Salerno and INFN “Gruppo Collegato di Salerno”Fisciano SalernoItaly
  32. 32.IPHC, Université de Strasbourg, CNRS/IN2P3StrasbourgFrance
  33. 33.Università degli Studi di Urbino “Carlo Bo”UrbinoItaly
  34. 34.Utsunomiya UniversityUtsunomiyaJapan
  35. 35.IPNL, Université Claude Bernard Lyon I, CNRS/IN2P3VilleurbanneFrance
  36. 36.IRB-Rudjer Boskovic InstituteZagrebCroatia
  37. 37.ETH Zurich, Institute for Particle PhysicsZurichSwitzerland
  38. 38.Pusan National UniversityBusanRepublic of Korea
  39. 39.Asan Medical CenterSeoulRepublic of Korea

Personalised recommendations