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

1999 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, 教授 (40185773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (30224629) ; 岡田 淳 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (90013341)
• 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の観測データを増やし、より一層ニュートリノ振動を確実な結果とするとともに、3年間の研究のまとめを行った
高エネルギーのミューオンサンプルに対し上向きの事象と下向きの事象の比をとると、理論予想値が1のところ、観測値は0.56±0.04(統計誤差)±0.01(系統誤差)となり、統計的には8シグマの有意さで理論と合わない。これを説明するためには、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。この結論は、より高エネルギーの大気ニュートリノが測定器の外で相互作用して測定器に入射した上向きミューオン事象のデータでも支持されることを確認した。
大気ニュートリノ振動はミューニュートリノとタウニュートリノ間の振動と通常は解釈される。しかし、もし、今まで知られていない通常の弱い相互作用もしないニュートリノ(ステライルニュートリノ)を考えても矛盾なくデータを説明できるという指摘がある。そこで我々は、このような新しい粒子がミニュートリノ振動に関わっているか、否かを、ステライルニュートリノが中性カレント相互作用も含めて物質と全く相互作用をしないことを利用して検定した。その結果99%の信頼度でニュートリノ振動にステライルニュートリノは関わってないという結論をえた。
以上より、スーパーカミオカンデの大気ニュートリノデータから、ニュートリノ振動はミューニュートリノとタウニュートリノ間であり、2種のニュートリノ間の質量の2乗の差は(2〜5)×10^<-3>eV^2で、また、2種のニュートリノ間の混合角はsin^22θ>0.88と、考え得るほぼ最大であることがs判明した。

Research Products

• [Publications] T. Futagami et al.: "Observation of the east-west anisotropy of the atmospheric neutrino flux"Physicl Review Letters. 82. 5194-5197 (1999)
• [Publications] Y. Fukuda et al.: "Neutrino induced upward stopping muons in Super-Kamiokande"Pysics Letters B. 467. 185-193 (1999)
• [Publications] E. Kearns et.al.: "Detecting massive neutrinos"Scientific American. 281. 48-55 (1999)
• [Publications] Y. Fukuda et.al.: "Measurement of the flux and zenith angle distribution of upward through going muons by Super-Kamiokande"Physical Review Letters. 82. 2644-2648 (1999)