液体アルゴン三次元飛跡検出装置を用いた世界協力による物質優勢宇宙創成の謎への挑戦

利用液氩三维轨迹探测设备全球合作挑战物质主导的宇宙诞生之谜

• 批准号: 17H01134
• 负责人: 長谷川 琢哉
• 金额: $ 28.7万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H01134/
• 关键词: 液体アルゴン三次元飛跡検出装置; 物質優勢宇宙創成の謎; レプトンのCP対称性; ニュートリノの質量階層性; 陽子崩壊; 物質優勢宇宙総勢の謎; レプトンのＣＰ対称性

物質優勢宇宙創成の謎への挑戦を行うため、巨大液体アルゴン三次元飛跡検出装置(LAr-TPC)を用いた Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) が始動した。DUNEでは 1)1,300km以上の長基線、2)水相当3,000m以上の大深度地下に設置される25kt以上のLAr-TPC、3)1MW以上の出力を持つ大強度陽子加速器により生成される大強度ニュートリノビーム、4)生成直後のニュートリノの素性を把握するための前置測定装置、5)加速器ビームによる性能実証機能・較正機能を備えた 1kt LAr-TPC、を用意し、長基線ニュートリノ研究(レプトンのCP対称性の破れの探索とニュートリノ質量階層性の決定)と陽子崩壊現象探索研究を行う。本研究では、1kt LAr-TPC の実現及び性能実証により、長基線ニュートリノ研究と陽子崩壊探索の信頼性をゆるぎなきものとすることを目的としている。これまでに、電離電子信号読み出し電極、電離電子信号用エレクトロニクス、光検出装置について、試作、最終仕様決定がなされ、各々、必要量の作成と個別性能確認が行われ、測定装置組み込み前統合試験を経て、1kt LAr-TPC への組み込みが行われた。組み込み後には、1kt LAr-TPC 全体システムの統合試験、宇宙線を使用した動作試験が開始されている。1kt LAr-TPC 測定装置を長期安定稼働するうえで不可欠な高電圧印加装置の放電不安定性除去を目的とした測定装置再調整も実施され、加速器・宇宙線による測定装置性能評価が行われている。

The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) was launched with the help of the Material Dominance Universe Creation Mystery and the Giant Liquid Array Three-Dimensional Flying Trace Detection Device (LAr-TPC). DUNE: 1) Long baseline above 1,300 km; 2) Lar-TPC above 25kt installed at depth above 3,000 m; 3) High-intensity positron accelerator with output above 1MW; 4) Pre-measurement device for determining the prime property of direct generation; 5) Accelerator performance verification function·correction function: preparation of 1kt LAr-TPC, intention, long baseline research (exploration of CP symmetry and quality hierarchy determination). This study aims to investigate the performance and performance of 1kt LAr-TPC and to explore the reliability of solar cells. Ionized electron signal output electrode, ionized electron signal output device, optical detector, trial, final specification determination, individual, necessary quantity preparation, individual performance confirmation, measurement device assembly, pre-integration test, 1kt LAr-TPC assembly, etc. After the completion of the test, the 1kt LAr-TPC system integration test and the cosmic ray operation test were started. 1kt LAr-TPC measurement device long-term stability evaluation, high voltage measurement device instability removal, measurement device readjustment, accelerator and cosmic ray measurement device performance evaluation

项目成果

Measurements of \bar{\nu_\mu} and \bar{\nu_\mu} + \nu_\mu charged-current cross-sections without detected pions nor protons on water and hydrocarbon at mean antineutrino energy of 0.86GeV

在平均反中微子能量为 0.86GeV 的情况下，在水和碳氢化合物上测量 ar{ u_mu} 和 ar{ u_mu} u_mu 带电电流横截面，未检测到介子或质子

• DOI: 10.1093/ptep/ptab014
• 发表时间: 2021
• 期刊: Prog.Theor.Exp.Phys.
• 作者: K.Abe;T.Ishida;Y.Oyama et al.
• 通讯作者: Y.Oyama et al.

First measurement of the charged current \bar{\nu_\mu} double differential cross section on a water target without pions in the final state

在最终状态下没有π介子的水目标上带电电流 ar{ u_mu} 双微分横截面的首次测量

• DOI: 10.1103/physrevd.102.012007
• 发表时间: 2020
• 期刊: Phys.Rev.D
• 作者: K.Abe;T.Ishida;Y.Oyama et al.
• 通讯作者: Y.Oyama et al.

Measurement of the single p 0 production rate in neutral current neutrino interactions on water

水中中微子相互作用中单个p 0 产生率的测量

• DOI: 10.1103/physrevd.97.032002
• 发表时间: 2018
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Abe K

Measurements of π±, K± and proton double differential yields from the surface of the T2K replica target for incoming 31 GeV/c protons with the NA61/SHINE spectrometer at the CERN SPS

使用 CERN SPS 的 NA61/SHINE 光谱仪测量 T2K 复制靶表面输入的 31 GeV/c 质子的 π±、K± 和质子双微分产率

• DOI: 10.1140/epjc/s10052-019-6583-0
• 发表时间: 2019
• 期刊: The European Physical Journal C
• 作者: Takuya Hasegawa;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Search for neutral-current induced single photon production at the ND280 near detector in T2K

• DOI: 10.1088/1361-6471/ab227d
• 发表时间: 2019-02
• 期刊: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
• 作者: K. Abe;R. Akutsu;A. Ali;C. Andreopoulos;L. Anthony;M. Antonova;S. Aoki;A. Ariga;Y. Ashida;Y. Awataguchi;Y. Azuma;S. Ban;M. Barbi;G. Barker;G. Barr;C. Barry;M. Batkiewicz-Kwasniak;F. Bench;V. Berardi;S. Berkman;R. Berner;L. Berns;S. Bhadra;S. Bienstock;A. Blondel;S. Bolognesi;B. Bourguille;S. Boyd;D. Brailsford;A. Bravar;C. Bronner;M. Avanzini;J. Calcutt;T. Campbell;S. Cao;S. Cartwright;M. Catanesi;A. Cervera;A. Chappell;C. Checchia;D. Cherdack;N. Chikuma;G. Christodoulou;James S. Coleman;G. Collazuol;D. Coplowe;A. Cudd;A. Dabrowska;G. Rosa;T. Dealtry;P. Denner;S. Dennis;C. Densham;F. Lodovico;N. Dokania;S. Dolan;O. Drapier;K. Duffy;J. Dumarchez;P. Dunne;S. Emery-Schrenk;A. Ereditato;P. Fernandez;T. Feusels;A. Finch;G. Fiorentini;G. Fiorillo;C. Francois;M. Friend;Y. Fujii;R. Fujita;D. Fukuda;Y. Fukuda;K. Gameil;C. Giganti;F. Gizzarelli;T. Golan;M. Gonin;D. Hadley;J. Haigh;P. Hamacher-Baumann;M. Hartz;T. Hasegawa;N. Hastings;T. Hayashino;Y. Hayato;A. Hiramoto;M. Hogan;J. Holeczek;N. Van;F. Hosomi;A. Ichikawa;M. Ikeda;T. Inoue;R. A. Intonti;T. Ishida;T. Ishii;M. Ishitsuka;K. Iwamoto;A. Izmaylov;B. Jamieson;C. Jesus;M. Jiang;S. Johnson;P. Jonsson;C. Jung;M. Kabirnezhad;A. Kaboth;T. Kajita;H. Kakuno;J. Kameda;D. Karlen;T. Katori;Y. Kato;E. Kearns;M. Khabibullin;A. Khotjantsev;Heejong Kim;J. Kim;S. King;J. Kisiel;A. Knight;A. Knox;T. Kobayashi;L. Koch;T. Koga;A. Konaka;L. Kormos;Y. Koshio;K. Kowalik;H. Kubo;Y. Kudenko;R. Kurjata;T. Kutter;M. Kuze;L. Labarga;J. Lagoda;M. Lamoureux;P. Lasorak;M. Laveder;M. Lawe;M. Licciardi;T. Lindner;R. P. Litchfield;X. Li;A. Longhin;J. Lopez;T. Lou;L. Ludovici;X. Lu;T. Lux;L. Magaletti;K. Mahn;M. Małek;S. Manly;L. Maret;A. Marino;J. Martin;P. Martins;T. Maruyama;T. Matsubara;V. Matveev;K. Mavrokoridis;W. Ma;E. Mazzucato;M. McCarthy;N. McCauley;K. McFarland;C. Mcgrew;A. Mefodiev;C. Metelko;M. Mezzetto;A. Minamino;O. Mineev;S. Mine;M. Miura;S. Moriyama;J. Morrison;T. Mueller;S. Murphy;Y. Nagai;T. Nakadaira;M. Nakahata;Y. Nakajima;A. Nakamura;K. Nakamura;K. Nakamura;K. Nakamura;Y. Nakanishi;S. Nakayama;T. Nakaya;K. Nakayoshi;C. Nantais;K. Niewczas;K. Nishikawa;Y. Nishimura;T. Nonnenmacher;P. Novella;J. Nowak;H. O'Keeffe;L. O’Sullivan;K. Okumura;T. Okusawa;S. Oser;R. Owen;Y. Oyama;V. Palladino;J. Palomino;V. Paolone;W. Parker;P. Paudyal;M. Pavin;D. Payne;L. Pickering;C. Pidcott;E. Guerra;C. Pistillo;B. Popov;K. Porwit;M. Posiadala-Zezula;A. Pritchard;B. Quilain;T. Radermacher;E. Radicioni;P. Ratoff;E. Reinherz-Aronis;C. Riccio;E. Rondio;B. Rossi;S. Roth;A. Rubbia;A. Ruggeri;A. Rychter;K. Sakashita;F. Sanchez;S. Sasaki;K. Scholberg;J. Schwehr;M. Scott;Y. Seiya;T. Sekiguchi;H. Sekiya;D. Sgalaberna;R. Shah;A. Shaikhiev;F. Shaker;D. Shaw;A. Shaykina;M. Shiozawa;A. Smirnov;M. Smy;J. Sobczyk;H. Sobel;Y. Sonoda;J. Steinmann;T. Stewart;P. Stowell;S. Suvorov;A. Suzuki;S. Suzuki;Y. Suzuki;A. Sztuc;R. Tacik;M. Tada;A. Takeda;Y. Takeuchi;R. Tamura;Hiroyuki Tanaka;H. Tanaka;L. Thompson;W. Toki;C. Touramanis;K. Tsui;T. Tsukamoto;M. Tzanov;Y. Uchida;W. Uno;M. Vagins;Z. Vallari;D. Vargas;G. Vasseur;C. Vilela;T. Vladisavljevic;V. Volkov;T. Wachala;J. Walker;Yanbin Wang;D. Wark;M. Wascko;A. Weber;R. Wendell;M. Wilking;C. Wilkinson;J. Wilson;R. Wilson;C. Wret;Y. Yamada;K. Yamamoto;S. Yamasu;C. Yanagisawa;G. Yang;T. Yano;K. Yasutome;S. Yen;N. Yershov;M. Yokoyama;T. Yoshida;Mingjian Yu;A. Zalewska;J. Zalipska;K. Zaremba;G. Zarnecki;M. Ziembicki;E. Zimmerman;M. Zito;S. Zsoldos;A. Zykova