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ニュートリノ混合角の精密測定による新しいレプトンセクター対称性の探索

Research Project

Project/Area Number 20J20304
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

小田川 高大  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsニュートリノ / 原子核乾板 / J-PARC
Outline of Research at the Start

本研究ではニュートリノ混合角の精密測定を行う.混合角を精密に測定するためにはニュートリノ反応を詳細に理解することが必要不可欠である.そのため,本研究ではまず原子核乾板を用いたニュートリノ反応実験であるNINJA 実験によってニュートリノ反応を測定し,その結果を長基線ニュートリノ振動実験であるT2K 実験に適用する.
原子核乾板は時間情報を持たないため,ミューオン検出器との飛跡接続によって初めて解析が可能となる.この飛跡接続を行い,その後識別された反応点候補を用いてニュートリノ反応を解析する.
得られた反応点由来の二次粒子の数・運動量・角度分布をT2K 実験に適用して混合角の精密測定を実現する.

Outline of Annual Research Achievements

長基線ニュートリノ振動実験であるT2K実験においては,ニュートリノと原子核との反応の不定性が系統誤差の要因となっている.本研究では水標的原子核乾板検出器を用いたニュートリノ反応精密測定であるNINJA実験によってこの不定性を削減し,ニュートリノ振動の精密測定を通じて新物理探索を行うことを目指している.
当該年度は,昨年度・一昨年度に引き続き2019年度に行われたNINJA実験の測定データの解析を進めた.原子核乾板は時間情報を持たない検出器であり,原子核乾板の飛跡と下流のミューオン検出器中の飛跡とを接続するためには,位置分解能が高く時間情報も持った検出器が必要となる.このような飛跡接続用の検出器としてNINJA実験ではシンチレーショントラッカーを運用している.昨年度末に投稿されたシンチレーショントラッカーに関する学術論文が出版された.
また,原子核乾板検出器中での運動量測定手法の開発が概ね完了した.原子核乾板検出器中での多重電磁散乱を用いた運動量再構成手法はこれまでもNINJA実験で用いられてきたが,新たに検出器中でのエネルギー損失を考慮し,角度測定の評価を改善したことによって測定精度が向上した.この測定手法に関する学術論文を投稿し,出版された.
これら二点を始めとした様々な開発された手法を用いて,2019年度測定データの1/9の統計を用いたニュートリノ反応測定を開始した.モンテカルロシミュレーションを用いた解析手法の評価や系統誤差の推定などを行い,結果を博士論文としてまとめた.開発された手法を用いて今後2019年度測定データの全統計を用いた解析が行われる.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Wide angle acceptance and high-speed track recognition in nuclear emulsion2022

    • Author(s)
      Suzuki Y、Fukuda T、Kawahara H、Komatani R、Naiki M、Nakano T、Odagawa T、Yoshimoto M
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2022 Issue: 6

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac076

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Design and performance of a scintillation tracker for track matching in nuclear-emulsion-based neutrino interaction measurement2022

    • Author(s)
      Odagawa T.、Fukuda T.、Hiramoto A.、Kawahara H.、Kikawa T.、Minamino A.、Nakaya T.、Sato O.、Suzuki Y.、Yasutome K.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 1034 Pages: 166775-166775

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.166775

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Momentum reconstruction of charged particles using multiple Coulomb scatterings in a nuclear emulsion detector2022

    • Author(s)
      Odagawa T、Suzuki Y、Fukuda T、Kikawa T、Komatsu M、Nakaya T、Sato O、Shibuya H、Yasutome K
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2022 Issue: 11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac139

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Prospects and status of the physics run of the NINJA experiment2020

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro, NINJA Collaboration
    • Journal Title

      Proceedings of the 21st International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NuFact2019)

      Volume: PoS(NuFact2019) Pages: 144-144

    • DOI

      10.22323/1.369.0144

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Presentation] Measurement of neutrino-water interactions using nuclear emulsion detectors2022

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      The XXX International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Status of the NINJA experiment2022

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      The 23rd International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NuFACT 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NINJA 実験物理ランにおけるニュートリノ-水反応由来の荷電粒子の測定2022

    • Author(s)
      小田川高大
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Recent status of the NINJA experiment2022

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      2022年度新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Momentum reconstruction and proton/pion identification using water-target ECC in the NINJA experiment2022

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      ニュートリノ新学術研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] NINJA 実験物理ランにおけるニュートリノ反応の測定2022

    • Author(s)
      小田川高大
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of neutrino-water interaction using nuclear emulsion detector2021

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      US-Japan Hawaii Symposium of the US-Japan Science and Technology Cooperation Program
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] NINJA 実験物理ランにおけるニュートリノ反応に由来する荷電粒子の運動量再構成2021

    • Author(s)
      小田川高大
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Momentum reconstruction of charged particles using a nuclear emulsion detector2021

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」オンライン若手研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] NINJA実験物理ランにおけるミューオン飛跡再構成の性能評価2021

    • Author(s)
      小田川高大
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] NINJA実験物理ランにおけるミューオン飛跡の再構成と接続2020

    • Author(s)
      小田川高大
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Status of neutrino event reconstruction in the NINJA experiment2020

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      The 3rd KMI school
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Status of muon track connection in the NINJA physics run2020

    • Author(s)
      Odagawa Takahiro
    • Organizer
      「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 精密測定により素粒子ニュートリノの謎の解明を目指すNINJA実験の物理解析が開始!

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nucosmos/files/20201020_iar1.pdf

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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