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2017 年度 実績報告書

加速器ニュートリノビームによるニュートリノフロンティアの展開

計画研究

研究領域ニュートリノフロンティアの融合と進化
研究課題/領域番号 25105002
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 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)
市川 温子  京都大学, 理学研究科, 准教授 (50353371)
小関 忠  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (70225449)
清矢 良浩  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80251031)
南野 彰宏  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70511674)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードニュートリノ / 加速器 / 素粒子実験 / 粒子計測
研究実績の概要

ニュートリノにおけるCP対称性の研究に向け、陽子加速器J-PARCとT2Kニュートリノビームの大強度化に向けた開発、ニュートリノ振動の感度向上のための系統誤差の改善、そしてニュートリノ振動パラメータの精密測定、を進めてきた。
平成29年度は、高統計のニュートリノデータを使って、ニュートリノ振動パラメータθ23、θ13、Δm2、δCPの同時測定を行った。特にδCPの測定結果はその値が~-π/2ラジアンと決まり、CP対称性が95%の有意度で破れている兆候を観測した。高統計のニュートリノデータの取得は、J-PARC加速器の大強度(500kW)運転が実現したこと、そしてその大強度陽子ビームによるニュートリノビームの生成が行えたこと、スーパーカミオカンデの事象構成プログラムの改善により検出効率が20%増加したこと、により実現できた。さらに、陽子ビームパラメータの測定とCERN NA61実験のハドロン生成断面積の精密測定により、ニュートリノビームフラックスを高精度で予測し、ビーム起因の系統誤差が改善した。
以上に加えて、ミューオンモニターの高電圧化の実現による安定したニュートリノビームのモニタリングが可能となり、更に新しいタイプのミューオンモニターの試験にも成功した。ニュートリノ反応の系統誤差を改善するために、新型ニュートリノ測定器を製作し、水標的におけるニュートリノ反応断面積を高精度(4%の精度)で測定した。その結果、水におけるニュートリノ反応の理解が進展し、ニュートリノ振動解析での系統誤差を5%のレベルに改善することができた。
以上の結果を総合し、最終的にニュートリノにおけるCPの破れの兆候を95%以上の有意度で観測することに成功した。また、ニュートリノ振動パラメータθ23を世界性高精度の6%で測定し、質量2乗差Δm2を2.6%の精度で決定した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 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 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Stony Brook University/Boston University/Duke University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Stony Brook University/Boston University/Duke University
    • 他の機関数
      7
  • [国際共同研究] Imperial College of London/Queen Mary, University of London/Oxford University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Imperial College of London/Queen Mary, University of London/Oxford University
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究] TRIUMF/U.British Columbia/Toronto University(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      TRIUMF/U.British Columbia/Toronto University
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究] Sacly/Paris University/Ecole Polytechnique(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Sacly/Paris University/Ecole Polytechnique
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Roma University/Bari University/Padova University(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Roma University/Bari University/Padova University
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      6
  • [雑誌論文] Combined Analysis of Neutrino and Antineutrino Oscillations at T2K2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya, T. Nakadaira, A.K. Ichikawa, Y. Seiya, A. Minamino 他(T2K Collaboration 約300名)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 118 ページ: 151801;1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.118.151801

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Updated T2K measurements of muon neutrino and antineutrino disappearance using 1.5×10^21 protons on target2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya, T. Nakadaira, A.K. Ichikawa, Y. Seiya, A. Minamino 他(T2K Collaboration 約300名)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 96 ページ: 011102;1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.011102

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of neutrino and antineutrino oscillations by the T2K experiment including a new additional sample of ne interactions at the far detector2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya, T. Nakadaira, A.K. Ichikawa, Y. Seiya, A. Minamino 他(T2K Collaboration 約300名)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 96 ページ: 092006;1-49

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.96.092006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] MEASUREMENT OF TRANSVERSE MULTIPOLE MOMENTS OF THE PROTON BEAM IN THE J-PARC MR2017

    • 著者名/発表者名
      T. Toyama, T. Koseki, H. Kuboki, M. Okada, W. Uno, Y. Nakanishi, A.Ichikawa, K. Nakamura, T. Nakaya, A. Minamino
    • 雑誌名

      Proceedings of IPAC2017

      巻: 1 ページ: 274

  • [学会発表] J-PARCニュートリノ検出器WAGASCIのための鉄コア磁石Baby-MINDの導入2018

    • 著者名/発表者名
      安留健嗣
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
  • [学会発表] Neutrino Physics from Particle Beam and Decay Experiments2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      EPS Conference on High Energy Physics (EPS-HEP 2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Status of J-PARC, Hyper-K and T2HKK2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      The International Symposium on Lepton Photon Interactions at High Energies (Lepton Photon 2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Present Status of long baseline experiments in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya
    • 学会等名
      International School of Nuclear Physics 39th Course Neutrinos in Cosmology, in Astro-, Particle- and Nuclear Physics
    • 招待講演
  • [学会発表] Future J-PARC neutrino beam upgrade and T2K-II experiment2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakadaira
    • 学会等名
      18th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
  • [学会発表] MEASUREMENT OF TRANSVERSE MULTIPOLE MOMENTS OF THE PROTON BEAM IN THE J-PARC MR2017

    • 著者名/発表者名
      T. Toyama
    • 学会等名
      IPAC2017
  • [備考] T2K実験ホームページ

    • URL

      http://t2k-experiment.org/ja/

  • [備考] 京都ニュートリノグループ実績

    • URL

      http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/Neutrino/gyoseki/gyoseki.html

  • [備考] ニュートリノフロンティアの融合と進化・A01班実績

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nufrontier/files/a01-gyoseki.html

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-03-29  

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