T2K実験における電子ニュートリノ出現モードの発見

T2K实验发现电子中微子出现模式

• 批准号: 10J00437
• 负责人: 家城 佳
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00437/
• 关键词: ニュートリノ; ニュートリノ振動

私の研究目的は、T2K実験において電子ニュートリノ出現モードの発見を行うことである。2011年6月、T2K実験は初の解析結果を公表し、電子ニュートリノ出現モードの徴候を観測したことを明らかにした。更にその後データ統計を加えて解析方法も改良することにより、2012年6月に京都で開かれた国際学会では電子ニュートリノ出現の証拠を捉えたことを発表した。また海外の原子炉を用いたニュートリノ振動実験でも反電子ニュートリノ消失モードが観測された。これはT2K実験が示唆した振動角θ13の値を裏付けるものであり、θ13が有限の値を持つことが確実となった。これらの成果はニュートリノ振動の全容解明に対する大きな進歩であった。しかし、ニュートリノ振動はまだこれで全てが解明されたわけではない。θ13が有限であることは、レプトンセクターでのCPの破れが存在している可能性があることに繋がっている。このCPの破れを測定することは、物質優勢宇宙の謎を解明する上で重要な手掛かりとなる。CPの破れの度合いを測定するには、ニュートリノ振動をこれまで以上の精度で測定することが必要である。CPの破れの測定を実現するには、更なるデータ統計をためるだけではなく、測定における系統誤差を削減して少しでも測定精度を上げる必要がある。現在の振動解析において最大の系統誤差要因となっているのは、ν反応に伴って生成されるπ中間子の二次的反応の不定性である。これを改善するため、私はシンチレーションファイバーを使用した新型の検出器を開発し、TRIUMF研究所(カナダ)のπビームラインにおいて荷電π中間子反応測定実験を行った。ここで私はπ中間子と原子核の反応を過去の実験の約半分の不定性で測定することに成功した。私は更にこの結果を利用し、T2K実験の物理シミュレーションのπ中間子反応モデルのパラメータの最適化を行うことで、モデルのパラメータ不定性を半分以下に削減することに成功した。私はこれらの改善を踏まえ、また2012年度に新たに取得したデータ統計を追加することで、新たにニュートリノ振動解析を行っている。本解析により、世界最高の精度で電子ニュートリノ出現モードの測定結果が得られることが期待されている。これが実現されれば、今後のCP位相δの測定に向けた大きな前進となる。

Private の research purpose は, T2K be 験 に お い て electronic ニ ュ ー ト リ ノ appear モ ー ド の 発 see line を う こ と で あ る. At the beginning of June 2011, T2K be 験 は の analytical results を male table し, electronic ニ ュ ー ト リ ノ appear モ ー ド の 徴 hou を 観 し measurement た こ と を Ming ら か に し た. After more に そ の デ ー タ statistical を plus え て parsing methods improved も す る こ と に よ り, in June 2012, Kyoto で に か れ た international society で は electronic ニ ュ ー ト リ ノ appear の card 拠 を catch え た こ と を 発 table し た. ま た overseas の reactor を with い た ニ ュ ー ト リ ノ vibration be 験 で も antielectron ニ ュ ー ト リ ノ disappear モ ー ド が 観 measuring さ れ た. こ れ は T2K be 験 が in stopping し た vibration Angle theta 13 の pay in numerical を け る も の で あ り, theta 13 が limited の numerical を hold つ こ と が indeed be と な っ た. The results of the <s:1> れら <s:1> show that the total capacity of the トリノ vibration トリノ is fully explained for に against する large <s:1> な steps であった. The full てが explanation of the vibration of ニュ ニュ トリノ トリノ まだ まだ まだ れで れで されたわけで されたわけで な な. Theta 13 が limited で あ る こ と は, レ プ ト ン セ ク タ ー で の CP の broken れ が exist し て い る possibility が あ る こ と に 繋 が っ て い る. The <s:1> <s:1> CP <s:1> breaks the れを determination する <s:1> と と, the material advantage of the cosmic <s:1> mystery を is solved, the で on する is of great significance な is attached, and the となる となる. Determination of CP の broken れ の degrees or い を す る に は, ニ ュ ー ト リ ノ vibration を こ れ ま で above の で determination precision す る こ と が necessary で あ る. Determination of CP の broken れ の を be presently す る に は, more な る デ ー タ statistical を た め る だ け で は な く, determining に お け る system error を cut し て less し で も on measurement accuracy を げ る necessary が あ る. Now の vibration analytical に お い て biggest の system error in と な っ て い る の は, argument against 応 に with っ て generated さ れ る PI son の middle of secondary 応 の ambiguity で あ る. こ れ を improve す る た め, private は シ ン チ レ ー シ ョ ン フ ァ イ バ ー を use し た new の 検 extractor を open 発 し, TRIUMF research institute (カ ナ ダ) の PI ビ ー ム ラ イ ン に お い て charged among PI son be by reversed 応 験 を line っ た. <s:1> で private で π intermediate と atomic nucleus <s:1> anti応 を past <s:1> experimental <s:1> about half <s:1> uncertainty で determination する とに とに とに とに successful た た. Private は more に こ の results using を し, T2K be 験 の physical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の PI son among the 応 モ デ ル の パ ラ メ ー タ の line optimization を う こ と で, モ デ ル の パ ラ メ ー タ ambiguity を に under half cut す る こ と に successful し た. Private は こ れ ら の improve を tread ま え, ま た 2012 new た に に obtain し た デ ー タ statistical を additional す る こ と で, new た に ニ ュ ー ト リ ノ line vibration analytical を っ て い る. This analytical に よ り, the world's highest で の precision electronic ニ ュ ー ト リ ノ appear モ ー ド の determination results ら が れ る こ と が expect さ れ て い る. The <s:1> れが is currently されれば, and in the future, the determination of <s:1> CP phase δ <e:1> is に advancing towards けた large な な となる.

项目成果

T2K実験off-Axis前置飛程検出器によるニュートリノビーム測定1

使用 T2K 实验离轴预定程探测器 1 进行中微子束测量

• 发表时间: 2011
• 作者: Xiao-Yu Zhang;Qing Fang;家城佳
• 通讯作者: 家城佳

First muon-neutrino disappearance study with an off-axis beam

首次利用离轴光束研究μ子中微子消失

• DOI: 10.1103/physrevd.85.031103
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: K.Abe;et al.(T2K Collaboration)
• 通讯作者: et al.(T2K Collaboration)

T2K実験のための荷電π中間子反応断面積測定8

T2K实验8带电π介子反应截面测量

• 发表时间: 2012
• 作者: K.Abe;et al.(T2K Collaboration);家城佳
• 通讯作者: 家城佳

日本物理学会

日本物理学会

• 发表时间: 2009
• 作者: A. Kikkawa;K. Katsumata;Z. Honda;K. Yamada;香取浩子,林浩嗣,本多善太郎,高木英典
• 通讯作者: 香取浩子,林浩嗣,本多善太郎,高木英典

T2K実験のための荷電π中間子反応断面積の測定4

T2K实验4带电π介子反应截面测量

• 发表时间: 2012
• 作者: Xiao-Yu Zhang;Qing Fang;家城佳
• 通讯作者: 家城佳