ニュートリノビームを用いたニュートリノ-原子核反応の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640252
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 伊藤 好孝 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (50272521)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中畑 雅之 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (70192672) ; 梶田 隆章 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40185773) ; 鈴木 洋一郎 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (70144425) ; 塩沢 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (70272523) ; 福田 善之 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (40272520)
• Keywords: ニュートリノ振動 / スーパーカミオカンデ / 水チェレンコフ検出器 / 長基線ニュートリノ振動実験 / ニュートリノ反応 / 陽子シンクロトロン / 陽子崩壊 / K2K実験

Research Abstract

本研究では、世界初の加速器による長基線ニュートリノ振動実験「K2K実験」において、ニュートリノビームと水チェレンコフ検出器を用いたニュートリノ-水反応の詳細な研究を行った。
K2K実験は高エネルギー加速器研究機構(KEK)12GeV陽子シンクロトロンで生成された大強度のニュートリノビームを250km離れたスーパーカミオカンデに打ち込みニュートリノ振動を人工的に観測する。平成10年度よりにおいて、KEKおいてK2K実験の前置検出器となる1kt水チェレンコフ検出器の建設を行った。平成11年度より開始した本実験において、スーパーカミオカンデにおいて期待されるニュートリノ反応数を80.6 +7.3- 8.0イベントと予言した。実際の観測数は56イベントで、ニュートリノ振動の存在とよくあう。これらニュートリノ振動の研究結果は2名の博士論文としてまとめられた。
また本研究では初めてニュートリノビームを用いて、水チェレンコフ検出器の基本的性能、位置決定精度や、リング数認識、粒子同定などについて、実験的なチェックを行った。宇宙線や多重反応事象などのデータ解析に支障をきたすイベントも問題なく除去できることがわかった。これらの結果はいくつかの修士論文としてまとめられた。
また本研究では、酸素原子核での荷電準弾性散乱をはじめとして、中性カレントπO生成反応、陽子崩壊事象のバックグラウンドとなるニュートリノ反応について、ニュートリノビームによる実験的検証を行った。中性πO生成反応の荷電準弾性散乱に対する相対的な断面積に関し、これまで見積もられてきた30%という不定性を約10%にまで改善することができた。これにより大気ニュートリノ振動における中性カレント反応の解析の精度を大幅に改善した。これら中性カレントπO生成反応に関する結果について論文を投稿する予定である。

Research Products

• [Publications] K2K Collaboration (S.H.Ahn, et al.): "Detection of Accelerator Produced Neutrinos at a Distance of 250 km"Physica Letter. B511. 178-184 (2001)
• [Publications] Y.Itow: "Recent results in Super-Kamiokande and K2K"Physica Scripta. T93. 53-58 (2001)