加速器ニュートリノビームを使ったニュートリノ振動の研究

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Patel氏が行うT2K実験は、加速器ニュートリノビームを用い、ミューオンニュートリノから電子ニュートリノへの振動とその反粒子での振動を測定し、ニュートリノにおける粒子・反粒子対称性（CP対称性）の破れの発見を目指している。本研究では、2014年までに取得したニュートリノビームのデータと2015年から取得している反ニュートリノビームのデータを総合解析することで、CPの破れのパラメータを世界最高精度で測定することに成功した。Patel氏は2014年秋からのT2K実験の物理データ収集において、ニュートリノビームの安定性を保証する検出器であるミューオンモニターの責任者としてJ-PARC(茨城県東海村)に常駐し、「検出器のオペレーション」、「較正作業」、「問題への対処」を行い、T2K実験のビームデータの品質を高いレベルで保証した。そして、ニュートリノ振動解析に必要なニュートリノフラックスとニュートリノ反応断面積の系統誤差を低減するために、前置ニュートリノ検出器のデータ解析を進めた。その結果、ニュートリノにおける粒子・反粒子対称性の破れ（CP位相）の精度を向上させることに貢献した。また、将来のT2K実験ビーム強度増強のためにミューオンモニターのアップグレードに向けた研究として、放射線耐性が高いダイヤモンド検出器とSiC検出器の性能評価を行った。ミューオンモニターはT2K実験に必要不可欠の測定器である。さらにビーム増強に向けて、1.28秒周期でのビーム取り出しに対応するため、ビームラインに導入する予定の新型エレクトロニクスの開発と試験を行った。これらの研究は、将来ビーム強度をふやしてT2K実験がCPの破れを発見するために、最重要な研究課題である。