長基線ニュートリノ振動実験におけるニュートリノビームの研究

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ニュートリノ振動現象における精密測定および出現、θ_<13>の発見を目指して、東海村に建設中の大強度陽子加速器およびスーパーカミオカンデを用いた基線長295kmの長基線ニュートリノ振動実験(T2K実験)が進められている。本研究では、T2K実験において最大の誤差要因と予想される前置検出器からスーパーカミオカンデへの外挿誤差を軽減する方法の確立を目指している。前置検出器からスーパーカミオカンデへの外挿の不定性は、ニュートリノの親粒子であるハドロンが、50GeVの一次陽子ビームで生成される際の不定性に起因する。さらに、ハドロンを生成する際の一次陽子ビームの標的上での位置や角度の不定性、ハドロンを収束させる電磁ホーンの設置精度や磁場の不定性も寄与する。本研究では、ハドロン生成実験によりパイ粒子、K粒子の生成微分断面積を測定することにより、外挿誤差を軽減することが可能であることをビームシミュレーションにより明らかにした。また、レーザー変位計による電磁ホーンの歪みの測定や、高周波数応答ホールプローブによるホーン内の磁場分布の測定を行うことにより、それらが、外挿誤差へどのような影響をもたらすかを見積もった。結果として、その影響は、十分に実験の許容範囲内にあることが明らかになった。