European Physical Journal C: Particles and Fields (Oct 2023)
Design and performance of the ENUBET monitored neutrino beam
- F. Acerbi,
- I. Angelis,
- L. Bomben,
- M. Bonesini,
- F. Bramati,
- A. Branca,
- C. Brizzolari,
- G. Brunetti,
- M. Calviani,
- S. Capelli,
- S. Carturan,
- M. G. Catanesi,
- S. Cecchini,
- N. Charitonidis,
- F. Cindolo,
- G. Cogo,
- G. Collazuol,
- F. Dal Corso,
- C. Delogu,
- G. De Rosa,
- A. Falcone,
- B. Goddard,
- A. Gola,
- D. Guffanti,
- L. Halić,
- F. Iacob,
- C. Jollet,
- V. Kain,
- A. Kallitsopoulou,
- B. Kliček,
- Y. Kudenko,
- Ch. Lampoudis,
- M. Laveder,
- P. Legou,
- A. Longhin,
- L. Ludovici,
- E. Lutsenko,
- L. Magaletti,
- G. Mandrioli,
- S. Marangoni,
- A. Margotti,
- V. Mascagna,
- N. Mauri,
- J. McElwee,
- L. Meazza,
- A. Meregaglia,
- M. Mezzetto,
- M. Nessi,
- A. Paoloni,
- M. Pari,
- T. Papaevangelou,
- E. G. Parozzi,
- L. Pasqualini,
- G. Paternoster,
- L. Patrizii,
- M. Pozzato,
- M. Prest,
- F. Pupilli,
- E. Radicioni,
- A. C. Ruggeri,
- G. Saibene,
- D. Sampsonidis,
- C. Scian,
- G. Sirri,
- M. Stipčević,
- M. Tenti,
- F. Terranova,
- M. Torti,
- S. E. Tzamarias,
- E. Vallazza,
- F. Velotti,
- L. Votano
Affiliations
- F. Acerbi
- Fondazione Bruno Kessler (FBK) and INFN TIFPA
- I. Angelis
- Aristotle University of Thessaloniki
- L. Bomben
- DiSAT, Università degli studi dell’Insubria
- M. Bonesini
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- F. Bramati
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- A. Branca
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- C. Brizzolari
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- G. Brunetti
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- M. Calviani
- CERN
- S. Capelli
- DiSAT, Università degli studi dell’Insubria
- S. Carturan
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro
- M. G. Catanesi
- INFN Sezione di Bari
- S. Cecchini
- INFN, Sezione di Bologna
- N. Charitonidis
- CERN
- F. Cindolo
- INFN, Sezione di Bologna
- G. Cogo
- Phys. Dep. Università di Padova
- G. Collazuol
- INFN Sezione di Padova
- F. Dal Corso
- INFN Sezione di Padova
- C. Delogu
- INFN Sezione di Padova
- G. De Rosa
- INFN, Sezione di Napoli
- A. Falcone
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- B. Goddard
- CERN
- A. Gola
- Fondazione Bruno Kessler (FBK) and INFN TIFPA
- D. Guffanti
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- L. Halić
- Center of Excellence for Advanced Materials and Sensing Devices, RuƉer Bošković Institute
- F. Iacob
- INFN Sezione di Padova
- C. Jollet
- LP2I Bordeaux, Universitè de Bordeaux, CNRS/IN2P3
- V. Kain
- CERN
- A. Kallitsopoulou
- CEA, Centre de Saclay, Irfu/SPP
- B. Kliček
- Center of Excellence for Advanced Materials and Sensing Devices, RuƉer Bošković Institute
- Y. Kudenko
- Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
- Ch. Lampoudis
- Aristotle University of Thessaloniki
- M. Laveder
- INFN Sezione di Padova
- P. Legou
- CEA, Centre de Saclay, Irfu/SPP
- A. Longhin
- INFN Sezione di Padova
- L. Ludovici
- INFN, Sezione di Roma 1
- E. Lutsenko
- DiSAT, Università degli studi dell’Insubria
- L. Magaletti
- INFN Sezione di Bari
- G. Mandrioli
- INFN, Sezione di Bologna
- S. Marangoni
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- A. Margotti
- INFN, Sezione di Bologna
- V. Mascagna
- DII, Università degli studi di Brescia
- N. Mauri
- INFN, Sezione di Bologna
- J. McElwee
- LP2I Bordeaux, Universitè de Bordeaux, CNRS/IN2P3
- L. Meazza
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- A. Meregaglia
- LP2I Bordeaux, Universitè de Bordeaux, CNRS/IN2P3
- M. Mezzetto
- INFN Sezione di Padova
- M. Nessi
- CERN
- A. Paoloni
- INFN, Laboratori Nazionali di Frascati
- M. Pari
- INFN Sezione di Padova
- T. Papaevangelou
- CEA, Centre de Saclay, Irfu/SPP
- E. G. Parozzi
- Phys. Dep. Università di Milano-Bicocca
- L. Pasqualini
- INFN, Sezione di Bologna
- G. Paternoster
- Fondazione Bruno Kessler (FBK) and INFN TIFPA
- L. Patrizii
- INFN, Sezione di Bologna
- M. Pozzato
- INFN, Sezione di Bologna
- M. Prest
- DiSAT, Università degli studi dell’Insubria
- F. Pupilli
- INFN Sezione di Padova
- E. Radicioni
- INFN Sezione di Bari
- A. C. Ruggeri
- INFN, Sezione di Napoli
- G. Saibene
- DiSAT, Università degli studi dell’Insubria
- D. Sampsonidis
- Aristotle University of Thessaloniki
- C. Scian
- Phys. Dep. Università di Padova
- G. Sirri
- INFN, Sezione di Bologna
- M. Stipčević
- Center of Excellence for Advanced Materials and Sensing Devices, RuƉer Bošković Institute
- M. Tenti
- INFN, Sezione di Bologna
- F. Terranova
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- M. Torti
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- S. E. Tzamarias
- Aristotle University of Thessaloniki
- E. Vallazza
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca
- F. Velotti
- CERN
- L. Votano
- INFN, Laboratori Nazionali di Frascati
- DOI
- https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-023-12116-3
- Journal volume & issue
-
Vol. 83,
no. 10
pp. 1 – 24
Abstract
Abstract The ENUBET project is aimed at designing and experimentally demonstrating the concept of monitored neutrino beams. These novel beams are enhanced by an instrumented decay tunnel, whose detectors reconstruct large-angle charged leptons produced in the tunnel and give a direct estimate of the neutrino flux at the source. These facilities are thus the ideal tool for high-precision neutrino cross-section measurements at the GeV scale because they offer superior control of beam systematics with respect to existing facilities. In this paper, we present the first end-to-end design of a monitored neutrino beam capable of monitoring lepton production at the single particle level. This goal is achieved by a new focusing system without magnetic horns, a 20 m normal-conducting transfer line for charge and momentum selection, and a 40 m tunnel instrumented with cost-effective particle detectors. Employing such a design, we show that percent precision in cross-section measurements can be achieved at the CERN SPS complex with existing neutrino detectors.