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ニュートリノ振動実験のためのビーム増強とその物理の展開

中微子振荡实验的束流增强及其物理进展

基本信息

批准号：
12047228
负责人：
作田誠
金额：
$ 4.03万
依托单位：
The High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12047228/
关键词：
ニュートリノ標準模型大統一理論ニュートリノ振動

项目摘要

現在、ニュートリノ振動を検証するためのつくば-神岡間ニュートリノ振動実験K2Kが順調に進行中である。スーパーカミオカンデではKEK起源のニュートリノ事象が56個検出されている。KEK内に設置された前置検出器において検出されたニュートリノ事象の数から推定される検出数は、ニュートリノ振動が起きないと仮定した場合、80.6+・8事象である。実際に検出された事象数は、97%の確率でニュートリノ振動を支持する。最初の実験結果は、2000年7月28日に大阪で行われた第30回高エネルギー物理学国際会議(ICHEP2000)において本研究代表者(作田)、及び実験責任者(西川京大教授)によって初めて報告され、物理の論文にまとめられた。石井ば前置検出器の中でミュー粒子検出器を使ってニュートリノビームの基本的な性質(エネルギー分布、広がり、方向、安定性)を詳しく調べ、論文にまとめた。Δm^2が、0.003(eV)^2より低い場合は、ニュートリノ強度を増強し、低いビームエネルギーに最適化されたK2K実験を性能を改良して続けるのが1つの有効な方法である。本計画はニュートリノ強度の増強のための方法を開発し、また増強したニュートリノビームを用いた新しい物理の可能性を検討することである。物理:ファイバー検出器を含む前置検出器を使って、ニュートリノ振動実験で一番基本的なニュートリノの量とスペクトルを低エネルギに到るまで0.5-3.5GeVに渡って測定した。現在の前置検出器から鉛ガラスを取り去り、ファイバー検出器周りのシンチレーションカウンタでミュー粒子と陽子の分離を強化することで、1GeV以下で、2つの飛跡として見える準弾性反応を5-6倍多く検出することができる。その評価に基き、2001年の夏に鉛ガラス検出器は取り外された。これにより今後2年間で1GeV以下で、2つの飛跡として見える準弾性反応の統計を10倍にすることができ、エネルギー分布と非弾性散乱/弾性散乱の比を各エネルギー(0.5GeV巾)で10%以下の精度で決定する事ができる。そして、SKで検出される事象のニュートリノ振動による数の減少とエネルギー分布の歪みを精密に解析することにより、Δm^2が0.0025(eV)^2以上の領域にあれは、ニュートリノ振動を99%以上の確率で結論できると評価した。加速器:川久保らはK2K実験開始以来、加速器(12GeV-PS)を安定に運転する事に成功し、実験時は、2.2秒隔に5.3x10^<12>個の陽子を標的に安定に供給している。高山らは、さらに運転の最適化と加速効率の向上を行なう事でビーム強度を約20%増加できると評価した。これは、2002年度から実施される。高山は、将来のさらなるビーム増強のため、Intensity Doubler構想のシナリオを提案した。それは、現在の速い取り出しの加速器運転周期2.2秒を1.6秒に短縮するために500MeV蓄積リングを作る事であり(50%増加)、もう一つはスーパーパンチ加速と呼ばれる新しい加速方法を採用することにより、ビームをリングの中に一様に詰めることである(50%増加)。平成12年度からすぐに500MeV蓄積リング用の勾配付き偏向磁石の設計製作が為された。製作結果は、ヨーロッパ加速器会議にて報告された。磁場測定結果を含めた報告はHEACC2001で行われた。スーパーバンチ加速については、2000年のヨーロッパ加速器会議や、2001年のSnowmassの会議にて高山らは新しい加速方式としてJHFや将来のHadron Colliderに有望であることを示し、KEK-PSやFermilab Main Injectorでのニュートリノ実験のビーム増強に応用できることを提案した。このように、本研究は物理、加速器共に十分に目標の成果を達成した。

Now, the vibration test is in progress. There are 56 cases of KEK origin. The KEK is configured to detect the number of events in the pre-detector and estimate the number of events in the pre-detector. The number of detected events is 97% accurate and the vibration is supported. The initial research results were presented at the 30th International Conference on Physics (ICHEP2000), held in Osaka on July 28, 2000, by Sakuda, the representative of this research, and Professor Nishikawa Kyōda, the principal investigator of this research. The basic properties (distribution, orientation, stability) of the particle detector in the Ishii pre-detector are carefully adjusted.Δm^2, 0.003(eV)^2 This project explores the possibility of using new physics to develop and enhance the strength of the system. Physics: The detector includes a pre-detector, a pre-detector, a vibration detector, a basic detector, and a low-voltage detector. The detection range is 0.5-3.5GeV. Now the pre-detector can be used to detect particles and cations, and the pre-detector cycle can be used to enhance the separation of particles and cations. The pre-detector cycle can be used to detect particles below 1 GeV, and the pre-detector cycle can be used to detect particles below 2 GeV. The pre-detector cycle can be used to detect particles 5-6 times more than the pre-detector cycle. In the summer of 2001, the lead detector was replaced by a new one. For the next two years, the accuracy of the statistical analysis of quasi-random scattering is 10 times higher than that of 1 GeV or lower, and the accuracy of the statistical analysis of non-random scattering is 10 times higher than that of the statistical analysis of random scattering. The accuracy of the analysis of the number of vibrations in the event that the SK is detected is more than 99%. Accelerator: Since Kakubo K2K began operation, the accelerator (12GeV-PS) has been operating steadily successfully and steadily with a supply of 5.3x10^electrons at 2.2 seconds intervals<12>. The optimization of the acceleration rate of the mountain is about 20% higher than that of the mountain In 2002, the annual budget for 2002 was revised. Gao Shan, the future of the project, the Intensity of the Doubler conjecture For example, the accelerator operating cycle of 2.2 seconds to 1.6 seconds is shortened (50% increase), and the accelerator acceleration method is adopted (50% increase). The design and manufacture of the matching deflection magnet for the 500MeV storage system in the 12th year of Heisei was completed. Production results are reported at the accelerator conference. The results of magnetic field measurement are reported in HEACC2001. In 2000, the accelerator conference, Snowmass conference in 2001, the new acceleration mode, JHF and Hadron Collider in the future are expected to be proposed. KEK-PS and Fermilab Main Injector are expected to be enhanced. This research is aimed at physics and accelerator.