小型水チェレンコフ検出器の開発及び加速器を使った長期線ニュートリノ振動の精密測定

Research Project

Project/Area Number	13J01202
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	髙橋将太 (2014) 京都大学, 特別研究員(DC2) 高橋将太 (2013) 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2013 – 2015-03-31
Project Status	Declined (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help	¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000) Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	ニュートリノ / 水チェレンコフ検出器 / 小型検出器 / ニュートリノ振動
Research Abstract	当該年度には、ニュートリノを検出するための小型水チェレンコフ検出器Mizucheを使って取得したデータの解析を主に行った。実データと検出器シミュレーションを使って得られた結果との比較を行った結果、予想以上に背景事象が多いことが判明した。この結果に対して、どの種類の粒子が主な原因となっているかの特定に取り組んだ。粒子の種類ごとに検出器シミュレーションを行い、それぞれの混入率を見積もることで、γ線粒子の寄与が最も大きいことを突き止めた。そして、実際にMizuche検出器に入射するγ線粒子の数の簡易測定を行うことで、背景事象となるγ線粒子の数の見積りを行った。また、更に精確に背景事象数を測定するための実験案を考案し、測定を行う準備を進めていたが、年度始めの大強度陽子加速器施設J-PARCでの不慮の事故による加速器停止のため中断せざるを得なかった。測定感度向上のために開発に取り組んでいた信号増幅器の大量生産もに見送ることになった。加速器の停止により、目標の統計量には届かなかったが、背景事象の源に対する理解を進めることとができた点は、今後の方針を固める重要なステップであった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究では、東海ー神岡間長基線ニュートリノ振動実験(T2K実験)の将来的な測定感度向上を目指すため、新たに小型の水チェレンコフ検出器Mizucheを開発した。本年度は、この検出器を使ったデータ取得に成功した。また、検出器シミュレーションを行った結果と比較することで、信号事象の理解や、背景事象の要因となる粒子を同定した。実際に、背景事象となる粒子を測定することで、現在の結果への混入率の見積もり、及び今後の測定方針の決定を行うことができた。
Strategy for Future Research Activity	今後の推進方策として、検出器の安定運用およびデータ取得に加え、背景事象となる粒子の数の精確な測定を行う。背景事象数測定の結果と、これまでに得られたデータと合わせて、検出器で反応したニュートリノの数をより正確に算出する。