2018 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of CP symmetry of neutrino by upgrading T2K experiment
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16H06288
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
小林 隆 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 (70291317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
外山 毅 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (30207641)
Friend Megan 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, 助教 (50649332)
南野 彰宏 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70511674)
HARTZ MARK 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (70721702)
横山 将志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90362441)
木河 達也 京都大学, 理学研究科, 助教 (60823408)
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| Project Period (FY) |
2016-04-26 – 2021-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / CP対称性 / J-PARC / スーパーカミオカンデ / ニュートリノ振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加速器の高度化：(1)昨年度までに開発したビームプロファイルモニターをインストールするための準備を行った。MR制御システムと連携したデータ取得のためのCPUとインターフェース部を製作し、トンネルへの信号・制御ケーブルを敷設をした。高周波ビームシールド付ベローズ、チェンバー用ベローズ、ターゲットチェンバー、ミラーチェンバー用の架台、光学系のためのシールドチェンバーなどを製作した。またハロー測定用のアルミナターゲットのレーザー加工を行った。(2)新しいBPM処理回路の開発では、アナログ入力回路の試作機を製作・評価を行い、実機の詳細仕様の策定を開始した。
ニュートリノビームラインの高度化：開発した非破壊型ビームプロファイルモニターBIFのプロトタイプをビームラインに設置、2019年のT2Kビーム運転時に、30GeV陽子と窒素ガスとの相互作用からの蛍光信号を捉えることに成功した。また、前年度まで進めてきた研究に基づき、バックグランド信号を減らすことにも成功している。また、平行して開発しているワイヤーを用いたプロファイルモニターについては、前年度までに実証ができたので、T2K実験のビームプロファイルモニターの１つとして、これまでフォイルを使っていたモニターと交換する形で１台インストールした。2019年のビーム運転時では、安定して問題なく動作している。
前置検出器高度化：1cm角のプラスチックシンチレーターキューブを多数積層した新構造のニュートリノ検出器，SuperFGD検出器の設計を進め，組み立て方法や較正装置の開発を行った。SuperFGD検出器建設に向けて光検出器MPPCと波長変換ファイバーを購入し，大量品質検査システムの構築を行った。また，前置検出器ホールにWAGASCI検出器およびBaby-MIND検出器を設置し，ニュートリノビームによる調整運転を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
加速器高度化の高感度2次元ビームプロファイルモニター開発では、J-PARC MRトンネル内への設置に伴い、周囲の装置類との取り合いが少々煩雑であり、それらに対応した形状（架台・接続ベローズ・真空用ポンプ）の決定に時間を要した。また、新しいBPM処理回路の開発では、アナログ入力部の試作において、入力信号が、大パワー（最大 10 W）、高精度（相対精度ΔV/V＜10－４）を同時に実現するために時間を要している。
ニュートリノビームラインへの導入を進めいているワイヤー型プロファイルモニターの制作では、セラミック製モニターフレームの制作でこれまで利用していた米国の業者が、セラミック製品の取り扱いから撤退したために、モニター制作に遅れが生じている。日本での新しい製造会社を見つける必要がある。
前置ニュートリノ検出器に関しては，開発中の検出器の構造体の再設計と再評価を行う必要が生じたため，関連する設計に遅れが生じているが，最終的な検出器の完成スケジュールには影響がない見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
加速器の高度化：(1)高感度2次元ビームプロファイルモニターの開発では、テストベンチにおいて、 測定光学系を評価し、ミラーチェンバーとターゲットチェンバーのビームから見たインピーダンスを測定し評価する。その後、MR加速器にインストールする。また、測定器の計測光学系を完成させ、インストールする。その後、大強度ビームの測定を行う。(2)新しいBPM処理回路の開発では、高確度・高精度なビーム位置測定のために必要な処理回路の詳細仕様を決定し、デジタル回路の試作機を製作、アナログ入力回路と組合せてビーム試験を行い、試作機の完成を目指す。
ニュートリノビームラインの高度化：ニュートリノビームラインに設置したBIFでは、2019年の試験からいくつか必要な改良点がでてきている。最初のビーム試験の結果に基づいて改良を進めていく。まず、ガス注入部分の最適化を行い、ビームに同期して十分なガス注入ができるようにする。また蛍光信号読み出しシステムの較正を進めて、測定したビームプロファイルの理解を進める。次のビーム試験に向けては、CCDカメラ読み出しの前段部に増幅回路を設置する。ワイヤー型プロファイルモニターは、さらに追加制作して、T2Kビームラインへの導入して、ビーム光学の理解に繋げる。
前置検出器高度化：前置検出器高度化においては，SuperFGD検出器の建設を行うとともに，ソフトウェア開発等の準備を進め，運転開始後直ちにデータ解析に移れるような体制を整える。
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