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原子核乾板を用いた「水」標的によるニュートリノ反応断面積の精密測定

研究課題

研究課題/領域番号 18H03701
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

中家 剛  京都大学, 理学研究科, 教授 (50314175)

研究分担者 福田 努  名古屋大学, 高等研究院(理), 特任助教 (10444390)
中平 武  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, 准教授 (30378575)
早戸 良成  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (60321535)
三角 尚治  日本大学, 生産工学部, 准教授 (80408947)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
44,460千円 (直接経費: 34,200千円、間接経費: 10,260千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2019年度: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2018年度: 22,880千円 (直接経費: 17,600千円、間接経費: 5,280千円)
キーワードニュートリノ / 原子核 / 加速器 / 反応断面積 / 原子核乾板 / 素粒子実験
研究成果の概要

ニュートリノ振動をより高精度に測定するために、ニュートリノと水の反応を研究している。J-PARC加速器からのニュートリノビームを使い、原子核乾板測定器を用いることで水とのニュートリノ反応を高解像度で測定した。その結果、世界の他の実験では到達できなかった200MeV/cの低運動量まで陽子を観測することに成功した。また、荷電カレント・ニュートリノ反応断面積を世界最高の精度で測定した。我々のデータを使ってニュートリノ・原子核反応モデルの再現性を確認し、データがニュートリノ・原子核反応モデルの改良に適用できることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニュートリノは素粒子と宇宙の研究のおいて重要である。ビッグバンの後に、なぜ反物質が消滅し、物質からなる我々の宇宙が誕生したかという根源的な謎を解明する鍵に「粒子と反粒子の間の対称性(CP対称性)」がある。最近、T2K実験から、ニュートリノでCP対称性が破れている兆候が観測されており、この観測の感度向上が素粒子の研究分野で望まれている。本研究は、この探索感度の向上のために新しい実験を行い、ニュートリノと原子核(水)との反応を世界最高の精度で測定した。また、ニュートリノは不思議な素粒子として一般の国民も興味を持っており、その好奇心を刺激する結果と言える。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 9件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 14件、 招待講演 9件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] UC Irvine/Boston University/U. Rochster(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] IFJ PAN, Cracow/NCBJ, Warsaw/U. Silesia, Katowice(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN, U.Bari/INFN,U.Napoli/INFN,U.Padova(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] U. Geneva/CERN/ETH Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] IRFU, CEA Saclay/Ecole Polytechnique/LPNHE(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Stony Brook, University of New York/University of Rochester/Boston University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] INFN, U.Bari/INFN,U.Napoli/INFN,U.Padova(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] NCBJ, Warsaw/U. Silesia, Katowice/IFJ PAN, Cracow(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] IRFU, CEA Saclay/Ecole Polytechnique/LPNHE(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] U. Geneva/CERN/ETH Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] First measurement using a nuclear emulsion detector of the νμ charged-current cross section on iron around the 1 GeV energy region2021

    • 著者名/発表者名
      H. Oshima, T. Fukuda, Y. Hayato, S. Mikado, T. Nakaya, T. Nakadaira et al. (NINJA collaboration)
    • 雑誌名

      PTEP (Prog Theor Exp Phys)

      巻: 2021 号: 3

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab027

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurements of \bar{\nu_\mu} and \bar{\nu_\mu} + \nu_\mu charged-current cross-sections without detected pions nor protons on water and hydrocarbon at mean antineutrino energy of 0.86GeV2021

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al.
    • 雑誌名

      Prog.Theor.Exp.Phys.

      巻: 2021 号: 4 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab014

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First measurement of anti-νμ and νμ charged-current inclusive interactions on water using a nuclear emulsion detector2020

    • 著者名/発表者名
      A. Hiramoto, T. Fukuda, Y. Hayato, S. Mikado, T. Nakaya, T. Nakadaira et al. (NINJA collaboration)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 102 号: 7 ページ: 072006-072006

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.072006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long baseline neutrino oscillation experiments with accelerators in Japan: From K2K to T2K2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya and K. Nishikawa
    • 雑誌名

      Eur. Phys. J.

      巻: C80 号: 4 ページ: 344-344

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-020-7906-x

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous measurement of the muon neutrino charged-current cross section on oxygen and carbon without pions in the final state at T2K2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya, Y. Hayato, T. Nakadaira et al. (T2K collaboration)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 101 号: 11 ページ: 112004-112004

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.112004

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Study of Charged-Current neutrino interactions on water with nuclear emulsion in the NINJA experiment2020

    • 著者名/発表者名
      A.Hiramoto et al. (NINJA collaboration)
    • 雑誌名

      J.Phys.Conf.Ser.

      巻: 1468 号: 1 ページ: 012121-012121

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1468/1/012121

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measurement of the charged-current electron (anti-)neutrino inclusive cross-sections at the T2K off-axis near detector ND2802020

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al.
    • 雑誌名

      J.High Energ. Phys.

      巻: 10 号: 10 ページ: 114-114

    • DOI

      10.1007/jhep10(2020)114

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First measurement of the charged current \bar{\nu_\mu} double differential cross section on a water target without pions in the final state2020

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.D

      巻: 102 号: 1 ページ: 012007-012007

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.012007

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the muon neutrino charged-current cross sections on water, hydrocarbon and iron, and their ratios, with the T2K on-axis detectors2019

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Ishida, Y. Oyama et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 号: 9 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz070

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of inclusive double-differential nu_mu charged-current cross section with improved acceptance in the T2K off-axis near detector2018

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 1 ページ: 012004-012004

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.012004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of nuclear effects in muon-neutrino scattering on hydrocarbon with a measurement of final-state kinematics and correlations in charged-current pionless interactions at T2K2018

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 3 ページ: 032003-032003

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.032003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Measurement of charged-current interactions on water using a nuclear emulsion detector in the NINJA experiment2021

    • 著者名/発表者名
      A. Hiramoto
    • 学会等名
      New Directions in Neutrino-Nucleus Scattering (NDNN) NUSTEC Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NINJA実験物理ランにおけるミューオン飛跡再構成の性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      小田川 高大
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NINJA実験によるニュートリノ反応の多変量解析の展望2021

    • 著者名/発表者名
      平本 綾美
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] T2K-WAGASCI実験によるCH標的のパイ中間子を含まないニュートリノ荷電カレント反応散乱断面積の解析2021

    • 著者名/発表者名
      安留 健嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NINJA実験における1 GeV領域のニュートリノ-鉄荷電カレント反応の断面積測定2021

    • 著者名/発表者名
      大島 仁
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Neutrino Physics in Japan with a gigantic detector, Super-Kamiokande2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      A joint theoretical & experimental webinar: CP violation in neutrino oscillations and leptogenesis
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neutrino oscillations in long baseline experiments2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      5th International Conference on Particle Physics and Astrophysics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of neutrino event reconstruction in the NINJA experiment2020

    • 著者名/発表者名
      T. Odagawa
    • 学会等名
      The 3rd KMI school: Machine Learning in Particle and Astrophysics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] T2K-WAGASCI実験によるCH標的のニュートリノ反応の識別とミューオンの角度・運動量の再構成2020

    • 著者名/発表者名
      安留 健嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NINJA experiment: Neutrino Interaction research with Nuclear emulsion and J-PARC Accelerator2020

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuda
    • 学会等名
      Fermilab Neutrino Seminar
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NINJA実験物理ランにおける水標的ECC中のニュートリノ反応再構成2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 陽介
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NINJA実験物理ランの原子核乾板における大角度飛跡の評価2020

    • 著者名/発表者名
      内木 茉柚子
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] NINJA 実験物理ランにおけるシンチレータトラッカーの運用と性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      小田川 高大
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The worldwide status and outlook: What's next: Asia2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      The 27th edition of the International Workshop on Weak interactions and Neutrinos (WIN2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Prospects and status of the physics run of the NINJA experiment2019

    • 著者名/発表者名
      T. Odagawa
    • 学会等名
      The 21st International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NuFact 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First physics run of the WAGASCI-BabyMIND detector with full setup2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yasutome
    • 学会等名
      The 21st International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NuFact 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Charged-Current neutrino interactions on water with nuclear emulsion in the NINJA experiment2019

    • 著者名/発表者名
      A. Hiramoto
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear emulsion detector for future neutrino research - NINJA and EMPHATIC -2019

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuda
    • 学会等名
      The 21st International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NUFACT2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cross section measurement with NINJA: Status and Prospects2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki
    • 学会等名
      Rencontres du Vietnam 2019: 3 Neutrinos and Beyond
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NINJA実験におけるニュートリノ-鉄 荷電カレント反応の研究2019

    • 著者名/発表者名
      大島 仁
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] NINJA実験物理ランに向けた水標的検出器の開発2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木 陽介
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Search for Neutrino CP violation in accelerator neutrino experiments2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      Discrete Symmetries in Particle, Nuclear and Atomic Physics and implications for our Universe
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NINJA Experiment: Neutrino Interaction research with Nuclear emulsion and J-PARC Accelerator2018

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuda
    • 学会等名
      NuInt2018: 12th International Workshop on Neutrino-Nucleus Interactions in the Few-GeV Region
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neutrino event detection with nuclear emulsion in the NINJA experiment2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hiramoto
    • 学会等名
      The XXVIII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NEUT, QE-like in Generators (NEUT), 2p2h implementation in NEUT, Pion production and absorption in NEUT2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayato
    • 学会等名
      ECT workshop: Modeling neutrino-nucleus interactions
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京大ニュートリノグループアクティビティ

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/Neutrino/T2K/activity.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] T2K実験

    • URL

      https://t2k-experiment.org

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] NINJA実験

    • URL

      https://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/ninja/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [備考] 京都ニュートリノT2Kグループ

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/Neutrino/T2K/t2k.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] ニュートリノ反応精密測定実験 NINJA

    • URL

      https://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/experiment/ninja/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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