Prospects of detecting massive isosinglet neutrino at LHC in the CMS detector

A possibility to search for a heavy isosinglet (sterile) neutrino using its decay mode $\nu_s \to l^{\pm} + 2 jets$ in the $S$ - channel production $pp \to W^* + X \to l^{\pm}\nu_s + X$ in the CMS experiment is studied. The only assumption about the heavy neutrino is its nonzero mixing with $\nu_e$ or $\nu_{\mu}$. The corresponding CMS discovery potential expressed in terms of the heavy neutrino mass and the mixing parameter between the heavy and light neutrino is determined. It is shown that the heavy neutrino with a mass up to 800 $GeV$ could be detected in CMS. We also investigate the production of the heavy neutrino $N_l$ mixed with $\nu_e$ and/or $\nu_{\mu}$ in the $SU_C(3) \otimes SU_L(2) \otimes SU_R(2)\otimes U(1)$ model through the reaction $pp \to W_R + X \to l^{\pm}N_l + X$ with the same heavy neutrino decay channel as above. We find that for $M_{W_R} < 3 TeV$ it is possible to discover the heavy neutrino with a mass up to $0.75 \cdot M_{W_R}$.Comment: 14 pages, 13 figure

The exact tree-level calculation of the dark photon production in high-energy electron scattering at the CERN SPS

Dark photon ($A'$) that couples to the standard model fermions via the kinetic mixing with photons and serves as a mediator of dark matter production could be observed in the high-energy electron scattering $e^- + Z ~\rightarrow e^- + Z + A'$ off nuclei followed by the $A' \to invisible$ decay. We have performed the exact, tree-level calculations of the $A'$ production cross sections and implemented them in the program for the full simulation of such events in the experiment NA64 at the CERN SPS. Using simulations results, we study the missing energy signature for the bremsstrahlung $A' \rightarrow$ invisible decay that permits the determination of the $\gamma-A'$ mixing strength in a wide, from sub-MeV to sub-GeV, $A'$ mass range. We refine and expand our earlier studies of this signature for discovering $A'$ by including corrections to the previously used calculations based on the improved Weizsaker-Williams approximation, which turn out to be significant. We compare our cross sections values with the results from other calculations and find a good agreement between them. The possibility of future measurements with high-energy electron beams and the sensitivity to $A'$ are briefly discussed.Comment: 11 pages, 6 figures, revised version, improved cross-section integrator is used, comparison with bremsstrahlung spectrum is added, final conclusions remain unchange

Missing energy signature from invisible decays of dark photons at the CERN SPS

The dark photon ($A'$) production through the mixing with the bremsstrahlung photon from the electron scattering off nuclei can be accompanied by the dominant invisible $A'$ decay into dark-sector particles. In this work we discuss the missing energy signature of this process in the experiment NA64 aiming at the search for $A'\to invisible$ decays with a high-energy electron beam at the CERN SPS. We show the distinctive distributions of variables that can be used to distinguish the $A'\to invisible$ signal from background. The results of the detailed simulation of the detector response for the events with and without $A'$ emission are presented. The efficiency of the signal event selection is estimated. It is used to evaluate the sensitivity of the experiment and show that it allows to probe the still unexplored area of the mixing strength $10^{-6}\lesssim \epsilon \lesssim 10^{-2}$ and masses up to $M_{A'} \lesssim 1$ GeV. The results obtained are compared with the results from other calculations. In the case of the signal observation, a possibility of extraction of the parameters $M_{A'}$ and $\epsilon$ by using the missing energy spectrum shape is discussed. We consider as an example the $A'$ with the mass 16.7 MeV and mixing $\epsilon \lesssim 10^{-3}$, which can explain an excess of events recently observed in nuclear transitions of an excited state of $^8$Be. We show that if such $A'$ exists its invisible decay can be observed in NA64 within a month of running, while data accumulated during a few months would allow also to determine the $\epsilon$ and $M_{A'}$ parameters.Comment: 12 pages, 15 figures. Revised versio

Improving rock classification in terms of explosivity

Purpose. To improve rock classification in terms of explosivity relying upon the detailed analysis of characteristics of rating classifications available in the Russian Federation and in the world. Methods. Complex approach has been applied involving comparison of sizes of particle-size fractions determined in terms of both national and the world standards; information gathering and processing as for the available classifications intended to identify difficulties of rock explosivity; compilation of comparative systematic of classifications or methods being considered. Findings. Both national and the world rock classifications in terms of explosivity have been considered. While comparing national classifications as for the difficulties of rock mass failure (i.e. explosivity), a comparative table has been compiled where the most popular rock classifications are compared. Analysis of the world practices, concerning compilation of rock classifications in terms of explosivity, has shown that their approaches differ from Russian ones slightly. In the first instance, they are empiric dependences being calculated for each rock mass type separately in any single case. It has been determined that geomechanical classification of D. Lobshir (MRMR) is the most popular and rating world system to evaluate rock explosivity. It has been demonstrated that while compiling such classifications, foreign scientific writers put an emphasis on physical and mechanical indices of rocks (i.e. density, fissility, compression strength, tensile strength etc.) as well as on mine engineering ones (i.e. line of the least resistance, well diameter and depth, stope height etc.) which determines essential reliability of calculation of drilling-and-blasting parameters. Originality. The research is the first stage of the development of the unified transition classification from Russian explosivity scales to the comparable world methodic practices as for rock mass explosivity. Practical implications. To perform rapid transition from one explosivity classification to the other. The findings are recommended to be used while projecting drilling and blasting operations in the context of any types of minerals and in the context of academic activity.Мета. Вдосконалення класифікації гірських порід за вибуховістю на основі детального аналізу особливостей існуючих російських і закордонних рейтингових класифікацій. Методика. Застосовано комплексний методичний підхід, що включає зіставлення розмірів гранулометричних фракцій, які визначали згідно вітчизняним і закордонним стандартам; збір та обробка інформації щодо існуючих класифікацій визначення труднощів вибуховості гірських порід; складання зіставної класифікації розглянутих класифікацій або методик. Результати. Розглянуто вітчизняні та закордонні класифікації гірських порід за вибуховістю. При порівнянні вітчизняних класифікацій в частині труднощів руйнування гірського масиву (вибуховості) була побудована порівняльна таблиця, в якій між собою зіставляються найбільш популярні класифікації гірських порід. При аналізі закордонного досвіду складання класифікацій гірських порід за вибуховістю було виявлено, що їх мето- ди дещо відрізняються від російських, і являють собою емпіричні залежності, та розраховуються для кожного типу масиву в кожному окремому випадку індивідуально. Встановлено, що найбільш популярною і рейтинговою системою для оцінки вибуховості гірських порід за кордоном є геомеханічна класифікація Д.Х. Лабшіра (MRMR). Показано, що закордонні автори, при складанні класифікацій, роблять акцент не лише на фізико- механічних показниках гірських порід (щільності, тріщинуватості, межі міцності на стиск і розтяг і т.д.), але й на гірничотехнічних (лінія найменшого опору, діаметр та глибина свердловини, висота забою і т.д.), що визначає суттєву достовірність розрахунку параметрів буропідривних робіт. Наукова новизна. Представлена робота є першим кроком до розробки єдиної перехідної класифікації від російських шкал за вибуховістю до аналогічних закордонних методичним практикам в частині вибуховості гірського масиву. Практична значимість полягає в можливості швидкого переведення однієї класифікації за вибуховістю в іншу. Результати роботи рекомендується використовувати при проектуванні буропідривних робіт на всіх типах родовищ корисних копалин, а також у навчальному процесі.Цель. Совершенствование классификации горных пород по взрываемости на основе детального анализа особенностей существующих российских и зарубежных рейтинговых классификаций. Методика. Применен комплексный методический подход, включающий сопоставление размеров гранулометрических фракций, определяемых по отечественным и зарубежным стандартам; сбор и обработка информации о существующих классификациях определения трудности взрываемости горных пород; составление сопоставительной классификации рассматриваемых классификаций или методик. Результаты. Рассмотрены отечественные и зарубежные классификации горных пород по взрываемости. При сравнении отечественных классификаций в части трудности разрушения горного массива (взрываемости) была построена сопоставительная таблица, в которой между собой сопоставляются наиболее популярные классификации горных пород. При анализе зарубежного опыта составления классификаций горных пород по взрываемости было выявлено, что их методы несколько отличаются от российских, и представляют собой эмпирические зависимости, и рассчитываются для каждого типа массива в каждом отдельном случае индивидуально. Установлено, что наиболее популярной и рейтинговой системой для оценки взрываемости горных пород за рубежом является геомеханическая классификация Д.Х. Лабшира (MRMR). Показано, что зарубежные авторы, при составлении классификаций, делают акцент не только на физико-механические показатели горных пород (плотность, трещиноватость, пределы прочности на сжатие и растяжение и т.д.), но и на горнотехнические (линия наименьшего сопротивления, диаметр и глубина скважины, высота забоя и т.д.), что определяет существенную достоверность расчёта параметров буровзрывных работ. Научная новизна. Представленная работа является первым шагом к разработке единой переходной классификации от российских шкал по взрываемости к аналогичным зарубежным методическим практикам в части взрываемости горного массива. Практическая значимость. Заключается в возможности быстрого перевода одной классификации по взрываемости в другую. Результаты работы рекомендуется использовать при проектировании буровзрывных работ на всех типах месторождений полезных ископаемых, а также в учебном процессе.The research is carried out by a team of authors of Mine and Underground Construction Department at Siberian Federal University as part of a grant of the Russian Federation President for governmental support of young Russian scientists-Candidates of Sciences (МК-1178.2018.8)

Probing lepton flavour violation in νμ+N→τ+...\nu_{\mu} + N \to \tau + ... scattering and μ→tau\mu \to tau conversion on nucleons

We study lepton flavour-violating interactions which could result in the $\tau$-lepton production in the $\nu_{\mu}N$ scattering or in $\mu \to \tau$ conversion on nucleons at high energies. Phenomenological bounds on the strength of $\bar{\tau}\nu_{\mu}\bar{q}q^{'}$ interactions are extracted from the combined result of the NOMAD and CHORUS experiments on searching for $\nu_{\mu} - \nu_{\tau}$ oscillations. Some of these bounds supersede limits from rare decays. We also propose a ``missing energy'' type experiment searching for $\mu - \tau$ conversion on nucleons. The experiment can be performed at a present accelerator or at a future neutrino factory.Comment: 13 pages, 4 figure

Modernization of the pulse shape discrimination method for neutron and gamma quanta in scintillation detector

In this paper, we investigated the efficiency of several known and new methods of digital pulse shape discrimination for neutrons and gamma quanta. Experimental data were obtained on a setup consists of a Pu-Be neutron source, organic p-terphenyl scintillation detector and 14 bits, 500 MHz sampling rate flash-ADC with capability to store and upload to the host computer long waveforms for further analysi

Investigation of the interaction of ion beams and X-ray quanta with deuterated crystal structures at the HELIS facility

The results of studies of the interaction of ion beams and X-ray quanta with deuterated crystal structures at the HELIS facility (LPI) are presente