太陽ニュートリノによるニュートリノ質量の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10440071
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 中畑 雅行 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (70192672)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 邦雄 東北大学, 理学部, 助教授 (10242166) ; 福田 善之 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (40272520) ; 鈴木 洋一郎 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (70144425) ; 三浦 真 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (10272519) ; 竹内 康雄 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (60272522)
• Keywords: ニュートリノ / 太陽ニュートリノ / スーパーカミオカンデ / ニュートリノ振動

Research Abstract

本研究では、スーパーカミオカンデが捕らえた1258日分の太陽ニュートリノのデータを用いてニュートリノ質量の研究を行った。スーパーカミオカンデでは、太陽ニュートリノ強度の夜昼変動やエネルギースペクトルの歪みといったものを精度良く観測することができる。これらは、純粋にニュートリノの素粒子的な性質によるものであり、太陽モデルの不確定性にまったく因らない現象である。したがって、これらの異常がもし見つかれば、ニュートリノ質量の直接的な証拠となりうる。逆に、これらが観測されなければ、ニュートリノの振動パラメータ(質量差や混合の大きさ)に対して強い制限を与えることができる。本年度の研究では、データ解析方法の改良により、エネルギーの解析しきい値を5メガ電子ボルトまで下げることができた。夜昼変動の解析については、夜と昼との強度の違いが3.3%+-2.2%(stat.)+1.3/-1.2%(sys.)と得られ、1.3シグマほど夜の強度が大きいが、統計的には有意ではない。エネルギースペクトルの歪みに関しては、5メガ電子ボルトから20メガ電子ボルトまでのエネルギー範囲のスペクトルについて解析を行い、理論から予測されるエネルギー分布の形と39%の信頼度で良くあっている。これらの結果からニュートリノ振動パラメータに関して制限を加えることができ、混合角が大きい解が、小さい解に比べて約95%の統計的信頼度で好まれることがわかった。測定されたニュートリノ強度は、理論の予想値の45%しかなく、これも考慮すると混合角の大きい解が、好まれることがわかった。

Research Products

• [Publications] M.Nakahata et al.: "Calibration of Super-Kamiokande using an electron LINAC"Nuclear Instruments and Methods. A421. 113-129 (1999)
• [Publications] Y.Takeuchi et al.: "Development of high sensitivity radon detectors"Nuclear Instruments and Methods. A421. 334-341 (1999)
• [Publications] Y.Fukuda et al.: "Constraints on neutrino oscillation parameters from the measurement of day night solar neutrino fluxes at Super-Kamiokande"Phys.Rev.Lett. 82. 1810-1814 (1999)
• [Publications] Y.Fukuda et al.: "Measurement of the solar neutrino energy spectrum using neutrino electron scatterings"Phys.Rev.Lett.. 82. 2430-2434 (1999)
• [Publications] M.Nakahata: "Super-Kamiokande"Nucl.Phys.Proc.Suppl.. 87. 125-134 (2000)
• [Publications] E.Blaufuss et al.: "N16 as a calibration source for Super-Kamiokande "Nuclear Instruments and Methods. 458. 636-647 (2001)