大気ニュートリノの天頂角分布の精密観測とニュートリノ振動の研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440101
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 梶田 隆章 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (40185773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 淳 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (90013341) ; 塩澤 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (70272523) ; 伊藤 好孝 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (50272521) ; 金行 健治 東京工業大学, 理学部, 助手 (30224629)
• Keywords: 大気ニュートリノ / ニュートリノ / ニュートリノ振動 / ミューニュートリノ / タウニュートリノ

Research Abstract

本年度は、スーパーカミオカンデにおける大気ニュートリノのデータ解析を進めた。特に、大気ニュートリノ中のミューニュートリノと電子ニュートリノの比に関しては、観測したエネルギー1.3GeV以下の低エネルギーサンプルに対し、観測値は理論値の0.67±0.024(統計誤差)±0.05(系統誤差)を得、またそれ以上の高エネルギーサンプルに対しては、0.66±0.04(統計誤差)±0.08(系統誤差)を得、共に理論値よ有意に小さい値であった。これを説明するにはニュートリノ振動が必要である。
さらに、高エネルギーのミューニュートリノサンプルに対し、上向きと下向きの比をとると、理論値が1のところ、観測値は0.53±0.05(統計誤差)±0.01(系統誤差)となり、統計的には7シグマの有意さで理論と合わない。これを説明する飛行距離の長い上向きミューニュートリノがニュートリノ振動で減ってしまったと考えるしかない。
上記の観測データを説明するため、ニュートリノ振動の解析をおこなった。最新のデータを説明するためには、ミューニュートリノとタウニュートリノ間のニュートリノ振動を仮定し、2種のニュートリノの質量の2乗の差として、(1〜8)×10^<-3>eV^2、また2種のニュートリノ間の混合角として、0.85以上である必要があることがわかった。これらの観測と解析を通して、我々はニュートリノ振動の証拠を得たと結論し論文にまとめた。

Research Products

• [Publications] Y.Fukuda et al.: "Measurement of a small atmospheric nu-mu/nu-e ratio" Phys.Lett.B. 433. 9-18 (1998)
• [Publications] Y.Fukuda et al.: "Study of the atmospheric neutrino flux in the multi-GeV energy range" Phys.Lett.B. 436. 33-41 (1998)
• [Publications] Y.Fukuda et al.: "Evidence for oscillation of atmospheric neutrinos" Phys.Rev.Lett.81. 1562-1567 (1998)
• [Publications] Y.Fukuda et al.: "Measurement of the flux and zenith-angle distribution of upward throught-going muons by Super-Kamiokande" Phys.Rev.Lett.(to be published). (1999)
• [Publications] T.Futagami et al.: "Observation of the east-west anisotropy of the atmospheric neutrino flux" Phys.Rev.Lett.(to be published). (1999)
• [Publications] T.Kajita: "Atmospheric neutrino results from Super-Kamiokande and Kamiokande-Evidence for nu-mu oscillations‥" Proc.of the XVIII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics(Neutrino98). (1999)