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ニュートリノ混合角の精密測定による新しいレプトンセクター対称性の探索

研究課題

研究課題/領域番号 20J20304
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関京都大学

研究代表者

小田川 高大  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードニュートリノ / 原子核乾板 / J-PARC
研究開始時の研究の概要

本研究ではニュートリノ混合角の精密測定を行う.混合角を精密に測定するためにはニュートリノ反応を詳細に理解することが必要不可欠である.そのため,本研究ではまず原子核乾板を用いたニュートリノ反応実験であるNINJA 実験によってニュートリノ反応を測定し,その結果を長基線ニュートリノ振動実験であるT2K 実験に適用する.
原子核乾板は時間情報を持たないため,ミューオン検出器との飛跡接続によって初めて解析が可能となる.この飛跡接続を行い,その後識別された反応点候補を用いてニュートリノ反応を解析する.
得られた反応点由来の二次粒子の数・運動量・角度分布をT2K 実験に適用して混合角の精密測定を実現する.

研究実績の概要

長基線ニュートリノ振動実験であるT2K実験においては,ニュートリノと原子核との反応の不定性が系統誤差の要因となっている.本研究では水標的原子核乾板検出器を用いたニュートリノ反応精密測定であるNINJA実験によってこの不定性を削減し,ニュートリノ振動の精密測定を通じて新物理探索を行うことを目指している.
当該年度は,昨年度・一昨年度に引き続き2019年度に行われたNINJA実験の測定データの解析を進めた.原子核乾板は時間情報を持たない検出器であり,原子核乾板の飛跡と下流のミューオン検出器中の飛跡とを接続するためには,位置分解能が高く時間情報も持った検出器が必要となる.このような飛跡接続用の検出器としてNINJA実験ではシンチレーショントラッカーを運用している.昨年度末に投稿されたシンチレーショントラッカーに関する学術論文が出版された.
また,原子核乾板検出器中での運動量測定手法の開発が概ね完了した.原子核乾板検出器中での多重電磁散乱を用いた運動量再構成手法はこれまでもNINJA実験で用いられてきたが,新たに検出器中でのエネルギー損失を考慮し,角度測定の評価を改善したことによって測定精度が向上した.この測定手法に関する学術論文を投稿し,出版された.
これら二点を始めとした様々な開発された手法を用いて,2019年度測定データの1/9の統計を用いたニュートリノ反応測定を開始した.モンテカルロシミュレーションを用いた解析手法の評価や系統誤差の推定などを行い,結果を博士論文としてまとめた.開発された手法を用いて今後2019年度測定データの全統計を用いた解析が行われる.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Wide angle acceptance and high-speed track recognition in nuclear emulsion2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Y、Fukuda T、Kawahara H、Komatani R、Naiki M、Nakano T、Odagawa T、Yoshimoto M
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 6

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac076

    • 関連する報告書
      2022 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] Design and performance of a scintillation tracker for track matching in nuclear-emulsion-based neutrino interaction measurement2022

    • 著者名/発表者名
      Odagawa T.、Fukuda T.、Hiramoto A.、Kawahara H.、Kikawa T.、Minamino A.、Nakaya T.、Sato O.、Suzuki Y.、Yasutome K.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1034 ページ: 166775-166775

    • DOI

      10.1016/j.nima.2022.166775

    • 関連する報告書
      2022 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] Momentum reconstruction of charged particles using multiple Coulomb scatterings in a nuclear emulsion detector2022

    • 著者名/発表者名
      Odagawa T、Suzuki Y、Fukuda T、Kikawa T、Komatsu M、Nakaya T、Sato O、Shibuya H、Yasutome K
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac139

    • 関連する報告書
      2022 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] Prospects and status of the physics run of the NINJA experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro, NINJA Collaboration
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21st International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NuFact2019)

      巻: PoS(NuFact2019) ページ: 144-144

    • DOI

      10.22323/1.369.0144

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Measurement of neutrino-water interactions using nuclear emulsion detectors2022

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      The XXX International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of the NINJA experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      The 23rd International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NuFACT 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NINJA 実験物理ランにおけるニュートリノ-水反応由来の荷電粒子の測定2022

    • 著者名/発表者名
      小田川高大
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Recent status of the NINJA experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      2022年度新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Momentum reconstruction and proton/pion identification using water-target ECC in the NINJA experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      ニュートリノ新学術研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] NINJA 実験物理ランにおけるニュートリノ反応の測定2022

    • 著者名/発表者名
      小田川高大
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Observation of neutrino-water interaction using nuclear emulsion detector2021

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      US-Japan Hawaii Symposium of the US-Japan Science and Technology Cooperation Program
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NINJA 実験物理ランにおけるニュートリノ反応に由来する荷電粒子の運動量再構成2021

    • 著者名/発表者名
      小田川高大
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Momentum reconstruction of charged particles using a nuclear emulsion detector2021

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」オンライン若手研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [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実験物理ランにおけるミューオン飛跡の再構成と接続2020

    • 著者名/発表者名
      小田川高大
    • 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] Status of neutrino event reconstruction in the NINJA experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      The 3rd KMI school
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of muon track connection in the NINJA physics run2020

    • 著者名/発表者名
      Odagawa Takahiro
    • 学会等名
      「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 精密測定により素粒子ニュートリノの謎の解明を目指すNINJA実験の物理解析が開始!

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nucosmos/files/20201020_iar1.pdf

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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