| 研究課題/領域番号 |
21K03588
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
南野 彰宏 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70511674)
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| 研究分担者 |
木河 達也 京都大学, 理学研究科, 助教 (60823408)
清矢 良浩 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80251031)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ニュートリノ / ニュートリノ振動 / 加速器ニュートリノ / 物質優勢宇宙 / CP対称性の破れ / 前置ニュートリノ検出器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在の宇宙は粒子のみが存在し反粒子がほとんど存在しない物質優勢宇宙であるが、これを実現するメカニズムは明らかになっていない。ニュートリノで粒子・反粒子の対称性（以後CP対称性）が破れていると、上記の物質優勢宇宙が実現される可能性がある。T2K実験は、データを増やし、測定精度を上げることで、99.7%の信頼度でCP対称性の破れを示すことを目指している。本研究では、T2K実験の測定精度向上の鍵となる「ニュートリノと標的原子核の反応断面積の精密測定」を、新型前置ニュートリノ検出器群(WAGASCI complex)を用いて行う。
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| 研究実績の概要 |
現在の宇宙は反粒子がほとんど存在しない物質優勢宇宙であるが、このような宇宙が形成されたメカニズムは明らかになっていない。ニュートリノで粒子と反粒子の対称性（以後CP対称性）が破れていると、上記の物質優勢宇宙が実現される可能性がある。T2K実験は、データを増やし、系統誤差を低減することで、99.7%の信頼度でCP対称性の破れを示すことを目指している。本研究では、T2K実験の主要な系統誤差の一つである「ニュートリノと標的原子核の反応断面積の精密測定」を新型前置ニュートリノ検出器WAGASCIともう一つのT2K実験前置ニュートリノ検出器ND280を用いて行う。WAGASCIとND280はビーム軸に対して異なる角度に設置されているため、異なったエネルギー分布を持つため、2つの検出器のエネルギー分布を差し引きすることで、単一エネルギーに近いエネルギー分布でのニュートリノ反応断面積測定が可能となる。本研究では、ニュートリノ反応でミューオンが生成される荷電カレント反応（Charged Current反応（以後CC反応））のうち荷電パイオンが観測されないCC0パイオンモードの反応断面積測定を行う。
2022年度の成果は以下である。
(1) WAGASCI complexによる2023年4月からのニュートリノビーム測定に向けた準備および試運転を完了させた。
(2) WAGASCI complex単独での水標的およびCH標的に対するCC0パイオン反応断面積測定において解析の正当性確認と系統誤差の見積もりを完了させた。またWAGASCI complexとND280の共通解析フレームワークの開発を進めた。
(4) WAGASCI complexによって削減できるT2K実験の系統誤差を定量的に評価するシミュレーション研究を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)2023年4月からのニュートリノビーム測定に向けた準備が完了した。
(2)WAGASCI complex単独でのCC0パイオン反応の解析の大部分が完了した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今度の研究実施計画を以下にまとめる。
(1) ニュートリノビームデータ収集: ニュートリノビームデータ収集を行い、WAGASCI complexとND280でのニュートリノ反応事象を増やす。
(2) ニュートリノ反応断面積測定: WAGASCI complex単独でのCC0パイオン測定を完了させる。またWAGASCI complexとND280の共通解析フレームワークを用いて単一エネルギーに近いエネルギー分布でのニュートリノ反応断面積測定を進める。
(3) T2K実験の系統誤差削減: WAGASCI complexのデータによって削減できるT2K実験の系統誤差を定量的に評価する。
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