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Study of Neutrino Mass and Mixing by Long Baseline Neutrino Oscillations : from K2K to a Next-Generation Experiment

通过长基线中微子振荡研究中微子质量和混合：从 K2K 到下一代实验

基本信息

批准号：
15204023
负责人：
NAKAMURA Kenzo
金额：
$ 27.71万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization (KEK) (2004-2005)The High Energy Accelerator Research Organization (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

One of the purposes of the present research project is to conduct the K2K experiment. The K2K experiment is the first accelerator long baseline neutrino oscillation experiment. The purpose of the experiment is to confirm the Super-Kamiokande's discovery of atmospheric neutrino oscillation by using artificially produced muon neutrino beams. In total,112 neutrino events are observed in Super-Kamiokande ; we expect 158.1(+9.2-8.6) events if ν_μ does not oscillate. The neutrino energy spectrum distortion caused by ν_μ oscillation is also seen. The probability that we would observe these results due to statistical fluctuation even if there is no neutrino oscillation is 0.0015%. The corresponding significance is 4.3σ. A two-flavor neutrino oscillation analysis, with ν_μ disappearance, is performed. The best-fit oscillation parameters obtained are (Δm^2,sin^22θ)=(2.8×10^<-3> eV^2,1.0) in the physical region. This results is consistent with the Super-Kamiokande's atmospheric neutrino oscillation analysis. Therefore the purpose of the K2K experiment has been successfully accomplished.Another important purpose of the present research project is R & D of the T2K neutrino beam line, in particular, that of triplet magnetic horns which are the most important beam line elements to obtain high intensity neutrino beams. T2K is the next Japanese accelerator long baseline neutrino oscillation experiment from J-PARC to Super-Kamiokande. The main objective of R & D is the first horn which should operate under very severe radiation and thermal loads. We have made extensive analyses of electrical and thermal shocks, and through these studies we have optimized the structure and size of the horn. To verify the endurance of thus designed horn against the shocks due to high intensity beams, a prototype has been constructed. Initial testing has shown expected performances.

本研究项目的目的之一是进行K2 K实验。K2 K实验是第一个加速器长基线中微子振荡实验。该实验的目的是通过使用人工产生的μ子中微子束来证实超级神冈号发现的大气中微子振荡。在Super-Kamiokande中总共观测到112个中微子事件;如果ν_μ不振荡，我们预计将有158.1（+9.2-8.6）个事件。还观察到ν μ振荡引起的中微子能谱畸变。即使没有中微子振荡，我们也能观察到统计涨落导致的这些结果的概率是0.0015%。相应的显著性为4.3σ。本文对ν_μ消失的双味中微子振荡进行了分析。在物理区域内，得到的最佳拟合振荡参数为（Δ m^2，sin^22 θ）=（2.8×10^<-3>eV^2，1.0）。这一结果与Super-Kamiokande的大气中微子振荡分析相一致。本研究项目的另一个重要目的是研制T2 K中微子束线，特别是三重态磁喇叭，它是获得高强度中微子束的最重要束线元件。T2 K是从J-PARC到Super-Kamiokande的下一个日本加速器长基线中微子振荡实验。研发的主要目标是第一个应该在非常严重的辐射和热负载下工作的喇叭。我们对电冲击和热冲击进行了广泛的分析，通过这些研究，我们优化了喇叭的结构和尺寸。为了验证这样设计的喇叭对高强度光束冲击的耐久性，已经建造了一个原型。初步测试显示了预期的性能。

项目成果

期刊论文数量（142）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

現代物理学の歴史 I

现代物理学史Ⅰ

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
影响因子：
0
作者：
N.Hamada;K.Matsumoto;K.Soda;R.Nakamura;H.Ichida;F.Tokunaga;Y.Kanematsu;江沢洋他
通讯作者：
江沢洋他

Measurement of atmospheric neutrino oscillation parameters by Super-Kamiokande 1

Super-Kamiokande 1测量大气中微子振荡参数

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Physical review D 71巻・11号
影响因子：
0
作者：
R. Kanungo;et. al.;Y.Ashie et al.
通讯作者：
Y.Ashie et al.

Measurement of atmospheric neutrino oscillation parameters by Super-Kamiokande I

DOI：
10.1103/physrevd.71.112005
发表时间：
2005-01
期刊：
Physical Review D
影响因子：
5
作者：
Super-Kamiokande collaboration
通讯作者：
Super-Kamiokande collaboration

The K2K SciBar Detector

K2K SciBar 探测器

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Nuclear Physics B (Proceedings Supplements) Vol.139
影响因子：
0
作者：
Tominaga;N.; Deng;J.; Mazzali;P.A.; Maeda;K.; Nomoto;K.; Pian;E.; Hjorth;J.; Fynbo;J.P.U.;田中啓一;K.Nitta et al.
通讯作者：
K.Nitta et al.

Improved Search for ν_μ→ν_e Oscillation in a long-Baseline Accelerator Experiment

长基线加速器实验中 ν_μ→ν_e 振荡的改进搜索