Study of high-energy neutrinos at the LHC

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01909
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Ariga Tomoko (古川) 九州大学, 基幹教育院, 助教 (00802208)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中野 敏行 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (50345849) ; 佐藤 修 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任講師 (20377964) ; 音野 瑛俊 九州大学, 先端素粒子物理研究センター, 助教 (20648034)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 高エネルギーニュートリノ / ニュートリノ反応 / LHC

Outline of Final Research Achievements

Although there has been a longstanding interest in studying high-energy neutrinos produced at the Large Hadron Collider (LHC), collider neutrinos were not directly detected. In this research, we have established a new experiment to detect these neutrinos in the uncharted energy region and investigate their properties for the first time. By analyzing the data of the 2018 pilot detector installed 480-m downstream of the proton-proton interaction point, we observed the first neutrino interaction candidates at the LHC, opening a new avenue for studying neutrinos from current and future high-energy colliders. In parallel, we have established the FASERnu neutrino detector, ready for the physics runs from 2022.

Free Research Field

素粒子実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでコライダー実験とニュートリノ実験は別々の研究領域としてみなされてきました。本研究の結果は両者のシナジーを生み、今後のコライダーを用いた高エネルギーニュートリノ実験への道を拓くものです。2022-2025年には本研究で構築してきたニュートリノ検出器を用いて本格的な実験を行い、高エネルギーニュートリノ測定を実施します。本研究の成果は、その後の2027年頃からの高輝度LHCにおいて計画中の新しいプラットフォームForward Physics Facility構想の基礎でもあり、未知粒子探索、高エネルギーニュートリノ研究、ハドロン研究、宇宙物理にまたがる超前方研究の発展につながります。