Estimation for the physics potential of neutrino oscillation experiments with J-PARC.

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26400254
• Research Institution: International University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 岡村 直利 国際医療福祉大学, 保健医療学部, 准教授 (40402812)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ニュートリノ振動 / ニュートリノ物理 / 素粒子理論 / 素粒子物理学

Outline of Annual Research Achievements

ニュートリノ振動に関する3個の物理量、「質量階層性の構造」「CP位相の値」「最大混合角の値」の決定や測定値の精度向上が望まれている。
本研究では、これまで申請者を含む共同研究グループが提案してきた、T2K実験で使用しているJ-PARCからのニュートリノビームをスーパーカミオカンデだけではなく、韓国南部や隠岐の島で観測し、T2K実験の結果と共に解析することで、上記3個の物理量の測定や精度向上を目指す実験提案（T2KK実験・T2KO実験）について、これまでの解析に、標的となる水素や酸素の原子核内部の構造や核子共鳴の影響、中性カレント反応で生成される中性π中間子からの背景事象等を考慮にいれた、より現実的な条件下で再解析し、これまでの解析がどの程度修正されるのか評価することを目的としている。また、ニュートリノビームの照射時間を反ニュートリノビームにどの程度置換するとT2KK実験やT2KO実験の物理能力がどの程度向上するか、照射時間の比の最適化と、その物理的理由の解析も研究目的としている。
本研究のこれまでの解析によって、ニュートリノと反ニュートリノの照射時間をほぼ同程度とすると、階層性やCP位相の実際の値に依存するが、T2KK実験では3-5σ程度、T2KO実験では1-4σ程度で質量階層性が、CP位相は同条件で両実験とも誤差20度から50度程度で特定できることが分かった。また、ニュートリノの照射時間を反ニュートリノよりも長めにすると、イベント数の関係からより良い結果が出るが、反ニュートリノがなくならないほうが良いことも分かった。
本年度はこれらの結果を踏まえ、T2KK実験・T2KO実験の物理能力の鍵となる物質効果に影響を与える、日本国内・日本韓国間の地質の物質密度評価を行うのに必要な情報収集や解析に必要な環境整備を昨年度に引き続き行い、今後継続的に研究を進める環境を整えた。