2018 Fiscal Year Annual Research Report
Search for supernova relic neutrinos by improving neutrino neutral current cross section measurement
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17J06141
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
芦田 洋輔 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 超新星背景ニュートリノ / ニュートリノ中性カレント弾性散乱反応 / スーパーカミオカンデ / T2K実験 / ミューオンモニター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、T2Kビームを用いたニュートリノ中性カレント弾性散乱反応の精密測定、およびその結果を用いたスーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノの探索感度向上である。２年目の研究計画は、T2K実験においてニュートリノ中性カレント弾性散乱の反応断面積を測定することであった。
まず、初年度に引き続きミューオンモニターに関する研究を行い、T2K実験のデータ取得に大いに貢献した。そして、反ニュートリノのデータ量を倍増した。副次的な研究として、将来のための新型ミューオンモニター検出器（電子増倍管）の開発も行い、試作機の測定結果に関する学術論文を公表した。電子増倍管のさらなる詳細な試験のために、東北大学電子光理学研究センターにビーム試験を提案し、承認された。ビーム試験は2019年度に行う予定である。
次に、計画通りT2K実験のデータ解析に着手した。先行研究における解析手法を見直し、使用するシミュレーションのアップデート・事象選択基準の改善などを行った。また、系統誤差評価の際には、本研究課題の初年度で行った中性子・酸素原子核反応から放出されるガンマ線の測定結果を参照することによって、先行研究での評価方法を改善した。結果として、系統誤差を先行研究から2/3以下に削減することに成功した。一方、統計誤差は先行研究の半分以下となる見込みである。さらに、先行研究では行われていなかった反ニュートリノに関する断面積解析を行った。これは、反ニュートリノ-酸素中性カレント弾性散乱反応断面積に関する世界初の測定結果となる。解析は概ね終了し、結果を2019年夏に学術論文および学会にて公表する予定である。
上記に加えて、３年目で取り組む超新星背景ニュートリノに関する研究の準備も開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、T2K実験においてニュートリノ中性カレント弾性散乱の反応断面積を測定することであった。
計画通り、T2K実験でのデータ解析を完了し、断面積測定の感度向上を達成した。それに加えて、３年目で行う予定の超新星背景ニュートリノ探索解析にも着手している。さらに、本研究計画にはなかった新型ミューオンモニター検出器の開発研究も推進しており、順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度には、スーパーカミオカンデにおいて超新星背景ニュートリノの探索解析を行う。その際、本研究で２年目に測定した結果を用いて、大気ニュートリノの中性カレント弾性散乱反応数の評価に関する系統誤差を削減する。その他、検出器の較正結果の反映や事象選択基準の見直しを行い、世界最高感度での探索を達成する。結果を用いて、超新星爆発や宇宙物理に関する理論に対してフィードバックを与える。
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