原子炉を使ったニュートリノ振動パラメータの精密測定

使用核反应堆精确测量中微子振荡参数

• 批准号: 04J03111
• 负责人: 清水 格
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J03111/
• 关键词: ニュートリノ; ニュートリノ振動現象

KamLAND (Kamioka Liquid Scintillator Anti-Neutrino Detector)実験では、液体シンチレータの大発光特性を生かし、平均距離、約180kmの原子炉や地球から飛来する反ニュートリノの観測を行なっている。昨年度までの原子炉ニュートリノの研究で、99.998%の信頼度でニュートリノの消失を確認すると同時に、ニュートリノ振動の重要な特徴となるスペクトルの歪みも99.78%の信頼度で確かめられた。KamLANDにおいて振動パラメータをさらに精密に測定するには、統計量の拡大と系統誤差の縮小が必要となる。統計量の拡大にはこれまでの半径5.5m球の有効体積(697m^3)を拡大し検出器外側のデータも解析に取り入れることが目標となる。有効体積を拡大するにあたって、最も顕著なバックグラウンドは検出器外側と低エネルギー領域にある偶発イベントであるが、これらのイベントは検出閾値を高くすることで除かれる。また、ミューオン起源の高速中性子は検出器外側に集中する。エネルギーの高い領域では、高速中性子のバックグラウンドが支配的になるため、ミューオンの軌跡と中性子生成のプロセスを含めた詳細なシミュレーションが必要となる。検出器に到達する高速中性子数を見積もる際に、最も不定性が大きいのはミューオンによる中性子の生成プロセスである。この不定性を抑えるために、検出器外側にある外部検出器を通過したミューオンを用いて、中性子生成量に対する校正を行なう。外部検出器との同時計測を用いて観測された中性子生成量とミューオンフラックスから予想される生成量との違いは1.5倍程度であった。また、ミューオンが外部検出器を通過しない場合でも、約半数はミューオンがおこす電磁シャワーによって外部検出器で観測できることが分かった。この結果、原子炉ニュートリノの観測エネルギー領域において高速中性子のバックグラウンドは全体積で0.002events/day程度となり、原子炉ニュートリノイベント数0.8events/dayに対して十分に小さくなることが確かめられた。2002年3月9日から2004年10月31日までのデータ(749.1日)を用いて解析を行い、3.0MeV以上のエネルギー領域において有効体積をこれまでの半径5.5m球から半径6.0m球に拡大したところ、統計量は1.3倍となり振動パラメータに対する感度が向上した。その結果、>99%の信頼度で振動パラメータを質量2乗差Δm^2=7.9x10^<-5>eV^2付近のみに絞り込むことができた。

KamLAND (Kamioka Liquid Scintillator Anti-Neutrino Detector) has been developed to measure the high light emission characteristics of liquid crystals at an average distance of about 180 km from the atomic furnace and the earth. In the study of atomic furnace vibration in the past year, 99.998% of the reliability was confirmed to have disappeared, and 99.78% of the reliability was confirmed to have disappeared, while the important characteristics of atomic furnace vibration were confirmed to have disappeared. Kamland is a place where accurate measurements of vibration and system errors are necessary. The statistical quantity is large and the effective volume of the sphere with radius of 5.5m (697m^3) is large and the outside of the detector is analyzed. There is a large volume, the largest volume, the lowest volume, the lowest volume, High speed neutrals originating in the outer part of the detector are concentrated. In the high and middle areas of production, it is necessary to control the trajectory of high and middle speed neutral particles. The number of high-speed neutral particles in the detector reaches the maximum uncertainty, and the number of neutral particles in the detector reaches the maximum uncertainty The uncertainty of the detector outside the detector, the detector outside the detector, the detector outside the detector, the uncertainty of the detector, the detector outside the detector, the External detectors and simultaneous measurement are used to measure the amount of secondary sub-generation, which is 1.5 times higher than expected. About half of the time, the external detectors were detected. The results show that the atomic furnace has a high speed neutral ion and a total volume of 0.002 events/day. The atomic furnace has a high speed neutral ion and a total volume of 0.8 events/day. March 9, 2002 to October 31, 2004, the data (749.1) was analyzed in the middle of the analysis, and the sensitivity of the vibration was increased by 1.3 times in the field of 3.0 MeV and above. The result is&gt; 99% of the reliability of the vibration. The mass difference is Δ m^2 = 7.9x10 ^eV^2.<-5>

项目成果

Experimental investigation of geologically produced antineutrinos with KamLAND

• DOI: 10.1038/nature03980
• 发表时间: 2005-07-28
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Araki, T;Enomoto, S;Piquemal, F
• 通讯作者: Piquemal, F

Measurement of neutrino oscillation with KamLAND: evidence of spectral distortion.

• DOI: 10.1103/physrevlett.94.081801
• 发表时间: 2004-06
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: T. Araki;K. Eguchi;S. Enomoto;K. Furuno;K. Ichimura;H. Ikeda;K. Inoue;K. Ishihara;K. Ishihara-K.