Precise measurements of neutrino-nucleus interactions and neutrino oscillations with a new neutrino detector

使用新型中微子探测器精确测量中微子-原子核相互作用和中微子振荡

• 批准号: 20H00149
• 负责人: 横山 将志
• 金额: $ 28.29万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00149/
• 关键词: ニュートリノ; 反応断面積; 粒子測定器; CP対称性

T2K長基線ニュートリノ振動実験において、新たな前置検出器SuperFGDを用いてニュートリノ-原子核反応断面積の精密測定を行い、その結果を元にニュートリノ 反応モデルの信頼性を高め不定性を削減することで、ニュートリノ振動の測定精度を究極まで高めることを目標としている。SuperFGD は，1 cm角の立方体のプラ スチックシンチレータを多数並べて，3方向から波長変換ファイバーで読み出すことで荷電粒子の飛跡の3方向への射影を不感領域なく得ることができる検出器で ある。SuperFGD検出器の建設自体は別予算で進んでおり，本研究ではSuperFGD建設後にすぐさま運用を定常化し，その性能を最大限に引き出すための開発を行っている。建設後にSuperFGD検出器の較正を行う手法を開発した。この手法は建設中の動作試験にも利用可能であり、SuperFGD検出器の性能を早期に確認し、またデータ解析を素早く始めるための重要な成果となった。さらに、波長変換ファイバーの特性を詳細に理解するためにレーザーダイオードや波形取得装置を購入し、測定システムを構築した。前年度に引き続き、飛跡・事象再構成ソフトウェアや機械学習を用いた新たな解析ソフトウェアの開発を進めた。特に電子ニュートリノ反応事象の選択に着目し、γ線由来の背景事象の除去や反応点の選択に関するアルゴリズムの開発を進めた。SuperFGD検出器本体の建設は、新型コロナウィルスや世界情勢の影響もあり当初の予定より遅れたが、200万個のシンチレータを組み上げ波長変換ファイバーを挿入して機械的な組み立て工程はほぼ完了した。その過程では大学院生が他国の研究者や大学院生と協力して作業を進めており、国際的な若手の育成も着実に進めている。

T2K long baseline vibration measurement, new detector SuperFGD, application, high reliability, uncertainty reduction, ultimate accuracy of vibration measurement SuperFGD is composed of a cube with a 1 cm angle, a 3-direction wavelength converter, a 3-direction projection of the trajectory of charged particles, and an insensitive field. SuperFGD detector's construction is based on its own prediction. This study aims to normalize the application of SuperFGD detector after its construction, and to maximize its performance. After construction, SuperFGD detector will be developed in a more accurate way. This method is used to test the performance of the SuperFGD detector in the early stage of construction. The characteristics of wavelength conversion are understood in detail, and the waveform acquisition device is purchased and constructed. In the past year, the development of software and mechanical learning has been improved. In particular, the selection of electron reflection images, the background of gamma ray origin, and the removal of reflection points related to the development of electron reflection images The construction of SuperFGD detector body is a new type of detector and the influence of world situation. The original design is set to be 2,000,000. The wavelength of the detector is changed. The mechanical design is completed. The process of cooperation between university students and researchers from other countries and university students is progressing, and international researchers are progressing.

项目成果

EM shower reconstruction and electron neutrino selection for the T2K near detector upgrade

用于 T2K 近探测器升级的电磁簇射重建和电子中微子选择

• 发表时间: 2022
• 作者: Kasuya G;Nakane T;Yokoyama T;Jia Y;Inoue M;Watanabe K;Nakamura R;Nishizawa T;Kusakizako T;Tsutsumi A;Yanagisawa H;Dohmae N;Hattori M;Ichijo H;Yan Z;Kikkawa M;Shirouzu M;Ishitani R;Nureki O;Aoi Eguchi
• 通讯作者: Aoi Eguchi

T2K 前置検出器アップグレードに向けた電子ニュートリノ反応事象選別アルゴリズムの開発

T2K前探测器升级电子中微子反应事件选择算法开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 知場一航;尾崎典雅;野中敬太;岩本良太;政岡豪流;佐野孝好;兒玉了祐 、片桐健登;古閑一憲, S. H. Hwang, 奥村賢直, Y. Hao, 山下大輔, 松尾かよ, 板垣奈穂, 鎌滝晋礼, 白谷正治;S. Kashiwaya;水野大介;江口碧
• 通讯作者: 江口碧

The SuperFGD Prototype charged particle beam tests

SuperFGD 原型带电粒子束测试

• DOI: 10.1088/1748-0221/15/12/p12003
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: 大森賢治;越本直季;Blondel A. et. al.
• 通讯作者: Blondel A. et. al.

ストーニーブルック大学/ペンシルバニア大学/ルイジアナ州立大学(米国)

石溪大学/宾夕法尼亚大学/路易斯安那州立大学（美国）

Performance test of multi- pixel photon counters for super-fine grained detector of T2K

T2K超细粒度探测器多像素光子计数器性能测试

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉野裕次郎;熊丸一平;福本昂平;曽和義幸;高橋達郎;水野大介;吉本芳美
• 通讯作者: 吉本芳美