ニュートリノビームを用いた長短離ニュートリノ振動実験のための基礎的研究

• Project/Area Number: 07740222
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 素粒子・核・宇宙線
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 鈴木 州 神戸大学, 理学部, 助手 (20243298)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1995: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 高エネルギー物理学研究所 / スーパーカミオカンデ / 長距離ニュートリノ振動実験 / ホーンマグネット / ダブルホーン

Research Abstract

本研究では1998年(又は1999年)に開始が予定されている高エネルギー物理学研究所-スーパーカミオカンデ間の長短離ニュートリノ振動実験におけるニュートリノビームフラックスと実験条件によるその変化をシミュレーションを通じて調べた。それによりまず、荷電パイオン収束装置であるホーンマグネットとして2つ1組のもの(ダブルボーン)が有効で、これによりスーパーカミオカンデにおけるニュートリノフラックスを約20倍にできることがわかった。この結果が現在製作中の最終的なホーンマグネットの設計へとつながった。ホーンマグネットにはパルス的に250kAもの大電流を流すことになっているが、このような大電流を精度良くモニター・制御するのは難しい。しかし、本研究により20%程度という十分可能な精度での制御で良いことがわかった。ニュートリノビームは荷電パイオンの崩壊からのものを利用するが、これを崩壊させるための空間として崩壊トンネルを設けることになっている。この長さ、半径としてそれぞれ、200m、1.5mが特に予算面から現実的な値と考えられている。だが、半径は2.5mにした方がフラックスを10%程度増やせることがわかった。また、崩壊トンネルを真空引きすることで増加するニュートリノフラックスは約5%であることもわかった。さらに地盤の軟弱性から崩壊トンネルの沈下が予想されるが、これがニュートリノフラックスに与える影響は無視できることがわかった。
これ以外にも、ビーム軸から離れるに従ってニュートリノのエネルギー分布がそのように変化するかなども調べた。結局それらの結果を総合して、現在考えられている設定でほぼ支障なくニュートリノ振動実験を行えることがわかった。だが、ニュートリノフラックスを増やし、さらに実験の統計をあげるという点において多少改善の余地があることもわかった。