2016 Fiscal Year Annual Research Report
ニュートリノで探る原子核のクォーク・グルーオン構造と標準反応模型の構築
| Project Area | Unification and Development of the Neutrino Science Frontier |
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| Project/Area Number |
25105010
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐藤 透 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (10135650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊野 俊三 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, 教授 (10253577)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 原子核 / 共鳴 / 深非弾性散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、共鳴領域及び深非弾性散乱領域における、ニュートリノ原子核反応模型を構築し、ニュートリノ振動物理の解明に役立てることを目的とし、以下の研究成果を上げた。
1. 共鳴領域のニュートリノ反応模型:共鳴領域の中間子生成反応の包括的模型を拡張し、ニュートリノ核子反応模型を構築した。また今年度はこの模型をさらに改善するために、中性子におけるパイ中間子光生成反応・電子線によるパイ中間子生成反応の再検討を行い、ベクトル流結合因子・形状因子の改良を行った。また構造関数を用いて、共鳴・DISの遷移領域におけるパートン描像による記述との整合性の検討を開始した。原子核におけるニュートリノ反応の解析では多重極振幅データの準備を開始した。
2.非弾性散乱領域のニュートリノ原子核反応模型の構築:高エネルギーレプトン 原子核反応の断面積の実験データを解析し、原子核 パートン分布関数を求めた。荷電レプトン散乱とニュートリノ散乱における原子核補正に違いがあるかどうか調べ、nCTEQが主張する差異が認められる暫定結果を得た。深非弾性散乱領域と小さいQ2における共鳴領域を含めた統一模型の解析を開始し、ニュートリノ反応に特有な軸性形状因子に関して検討した。また、W2>4 GeV2, Q2<1 GeV2の領域のニュートリノ反応断面積の解析を開始した。
低エネルギー領域から準弾性散乱・核子共鳴・DIS領域にわたる広いエネルギー領域におけるニュートリノ原子核反応に関する研究成果をまとめたレビュー論文を学術雑誌に発表した。また新学術研究の他の研究班との連携を進めた。C01班のメンバーとはミュー粒子原子の荷電レプトン非保存崩壊に関する共同研究において成果を上げ、KEK理論センターJPARC分室共同研究「レプトン-原子核反応模型構築に向けて」において実験の研究者を招いたセミナーを共催した。
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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
共鳴領域および深非弾性散乱領域それぞれの領域におけるニュートリノ原子核反応模型の構築に向けて、おおむね順調に研究が進められている。
1.チャンネル結合方程式による共鳴領域のニュートリノ原子核反応: 前年度開始した運動量移行4GeV2>Q2,不変質量4GeV2>W2の領域における2パイ中間子生成を含むニュートリノ核子反応模型と原子核ニュートリノ反応の研究が推進された。ニュートリノ核子反応に関しては中性子光反応の再解析が進み、また素過程の反応模型を原子核反応へ適用するために多重極振幅の準備が進められた。これは、原子核反応の高速計算に加え、ニュートリノ反応解析シミュレーションに用いられる模型の比較検討に役立つと考えられる。また共鳴とDISの遷移領域において、パートン模型とハドロン模型の整合性を検討した。その結果ベクトル流による反応はうまく記述されていることが確かめられたが、軸性ベクトル流に改良を加える必要性が見出され、あらたな研究課題が生まれる可能性が生まれた。
2.深非弾性散乱領域のニュートリノ原子核反応模型:ニュートリノ・原子核深非弾性散乱断面積のデータを解析し原子核パートン分布関数を求める。この結果を荷電レプトン・原子核深 非弾性散乱断面積の実験データを用いた分布関数の結果と比較し、両者にnCTEQが提案した様な有意な差異がある結果が出つつある。深非弾性散乱領域の結果とQ2<1 GeV2の共鳴領域の断面積を比較検討し、2つの領域を繋げるコード作成に着手し、研究は進んでいる。また、深非弾性散乱領域とW2>4 GeV2, Q2<1 GeV2の領域の関係に関して研究も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.チャンネル結合方程式による共鳴領域のニュートリノ原子核反応:高エネルギー領域におけるニュートリノ核子反応模型の妥当性を検証する。共鳴と深非弾性散乱の境界領域におけるパートン模型とマッチングからハドロン模型の検証を行い、一貫したニュートリノ反応の記述を目指す。原子核強度関数を用い、ニュートリノ・原子核反応におけるパイ中間子生成過程を解析し、ニュートリノ反応シミュレーションに用いられる模型の改良に貢献する。
2.深非弾性散乱領域のニュートリノ原子核反応模型:ニュートリノ・原子核深非弾性散乱断面積のデータを解析し原子核パートン分布関数を求める。この分布関数とLHCのpA実験結果の原子核補正効果との関連を研究する。深非弾性散乱領域、W2>4 GeV2, Q2<1 GeV2領域、およびQ2<1 GeV2の共鳴領域の断面積を比較検討し、これらの領域を繋げるコードを作成する。
これらの研究で得られた結果をとりまとめ国際会議及び学会、ジャーナルへの発表を行う。また国内外の原子核理論および関連分野の研究者による研究会を開催し若手の育成に努める。
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Research Products
(59 results)
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[Journal Article] Towards a Unied Model of Neutrino-Nucleus Reactions for Neutrino Oscillation Experiments2017
Author(s)
S. X. Nakamura, H. Kamano, Y. Hayato, M. Hirai, W. Horiuchi, S. Kumano, T. Murata, K. Saito, M. Sakuda, T. Sato, Y. Suzuki
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Journal Title
Reports on Progress in Physics
Volume: 80
Pages: 056301 1-38
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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