Exploring neutrinos at the TeV-energy frontier with FASER
| Project/Area Number |
23K20234
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| Project/Area Number (Other) |
20H01919 (2020-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2020-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
音野 瑛俊 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20648034)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有賀 智子 (古川) 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (00802208)
田窪 洋介 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50423124)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
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| Keywords | 高エネルギーニュートリノ / FASER / LHC / 衝突点前方 / シリコン検出器 / ニュートリノ |
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| Outline of Research at the Start |
FASER実験は、CERNにおいてLHCのビーム衝突点の超前方に未知粒子探索のための検出器とニュートリノ研究のための検出器を配置し、LHCの運転期間となる2022～25年にデータを取得する。本研究はこれらの検出器の間にインターフェース検出器を追加することで、全ての検出器を統合した解析を実現する。そして正・反ミューニュートリノの区別、ニュートリノのエネルギー分解能の向上、背景事象の抑制、世界初の正・反タウニュートリノを区別した測定を目指す。さらにLHCがビーム強度を増強する2029年以降を見据え、新たな施設や検出器の大型化を検討し、今後の高エネルギーニュートリノ研究の道を拓く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
FASER実験はLHCのビーム衝突点の480m前方にFASER検出器を設置し、未知粒子の探索と高エネルギーニュートリノの測定を目指している。本研究では未知粒子探索のための検出器（飛跡検出器、ダイポール磁石、シンチレーター、カロリメータ）と高エネルギーニュートリノ測定のための検出器（タングステン板とエマルションフィルム、シンチレーター）の間に新たにインターフェース検出器を追加することで、全ての検出器を統合した物理解析を可能とする。2021年度はインターフェース検出器の組み上げ作業と地上での試運転を完了し、2021年11月に地下の実験区域に設置した。未知粒子探索のための検出器との統合運転を進め、地上での試験と変わらない性能を確認した。これらの結果をまとめたFASER検出器の論文を執筆し投稿している。
LHCの第3期運転（2022-2025）における24時間体制での運用に向けたデータ取得システムや検出器制御システムの準備を進めた。2022年7月、LHCは13.6TeVの重心系エネルギーでのビーム衝突を開始し、インターフェース検出器を含む全てのFASER実験の検出器はデータ取得を開始した。LHCのビーム衝突で生成するミューオンを用いてインターフェース検出器の性能を評価し、タイミングや印加電圧に対する依存性を調べ、データ取得や検出器制御のためのすべての設定パラメータを確定した。そしてインターフェース検出器を含めたミュオンの飛跡の再構成を実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
LHCの第3期運転の開始に合わせ、インターフェース検出器を含む全てのFASER検出器がデータ取得を開始した。既にインターフェース検出器も含めた飛跡の再構成も実現できており、期待通りの性能が発揮できている。本研究は概ね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
LHCの第3期運転における安定したデータ取得を実現する。そしてLHCのビーム衝突で生成するミューオンを用いたインターフェース検出器のアライメントを進め、飛跡に対する位置および運動量測定の精度を向上する。FASERの全検出器を統合したニュートリノ測定の初期結果について2023年度に公表し、統計および解析を改善させた結果について2024年度の公表を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
