| 研究領域 | ニュートリノフロンティアの融合と進化 |
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| 研究課題/領域番号 |
25105010
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
佐藤 透 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10135650)
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| 研究分担者 |
熊野 俊三 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, 教授 (10253577)
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| 研究期間 (年度) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| キーワード | ニュートリノ / 原子核 / バリオン共鳴 / 深非弾性散乱 / 反応理論 |
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| 研究概要 |
本研究では、共鳴領域及び深非弾性散乱領域における、ニュートリノ原子核反応模型を構築し、ニュートリノ振動物理の解明に役立てることを目的としている。
共鳴領域のニュートリノ反応の研究では、不変質量が２GeV以下の領域において、光子、パイ中間子核子反応によるπ、2π、η、K、ωなどの中間子生成過程を、包括的に記述するチャンネル結合中間子生成反応模型を開発した。ここでは現在入手可能なすべての微分断面積、偏極量を含む実験データを解析に取り入れた包括的解析により模型パラメタを決めた、世界で初めての模型である。この模型は、論文に発表し、いくつかの国際会議における招待講演で発表した。次に、この反応模型に軸性ベクトル流の模型加えることにより、ニュートリノを入射粒子とするレプトン反応に適用できる模型に拡張する定式化、コードの作成を行った。この模型の重要性は国際的にも認知され、すでに国際会議において途中経過を含め招待講演で発表した。
本研究計画のもう一方の柱は、深非弾性散乱領域のニュートリノ原子核反応の断面積を正確に計算できる模型を提供することである。そのためには、これ までのレプトン・原子核散乱の構造関数データを包括的に解析し、最適な原子核パートン分布関数を求める必要がある。今年度は、その解析のための準備を行った。特に、これまで測定されたレプトン原子核散乱のデータ、最近の関連研究を検討し、共同研究用のwebページを整備した。
本研究の成果をコミュニティに還元するために、Webページを作成した（http://nuint.kek.jp/）。また、KEK理論センターJPARC分室と研究会を共催し、ニュートリノ原子核反応と天体核物理に関する研究会を主催し関連分野の研究推進に寄与した。
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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
研究業績の概要に記述したとおり、現在のところ当初の研究計画に沿って研究を進めている。概ね順調に研究が進み成果があげられていると考えている。
具体的には、光子、パイ中間子核子反応による中間子生成過程を完成した。またこの反応模型に軸性ベクトル流の模型加えることにより電子線、ニュートリノを入射粒子とするレプトン反応に適用できる模型に拡張する定式化、コードの作成を完了し、共鳴領域のニュートリノ核子反応模型のパラメタを決めていく準備を整えた。その際、軸性ベクトル流の非共鳴項は有効カイラル模型を元に、共鳴項の軸性ベクトル流結合定数はパイ中間子の結合定数から導いた。これによりニュートリノ核子反応に関する既存のデータ、模型を解析する準備を予定どうり整えることができた。
一方、深非弾性散乱領域のニュートリノ原子核反応の研究においても、構造関数データの解析準備、検討が進められ、原子核 パートン分布関数を求める準備を整えた。分布関数のx依存性を複数のパラメーターで表し、chi2解析コードを用いて、世界の原子核散乱 データを包括的に説明できる様にパラメータの最適値を決定する。この最適化にはCERNライブラリーのMINUTを用いるが、その解析によりHessianが求まり、その結果を用いて分布関数の不定性を評価する。この解析に用いるデータと解析コードの準備と確認を行った。 また、最近の関連論文を調べるとともに、研究会参加者と議論し、原子核パートン分布関数研究の進展状況を把握した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究成果をふまえて、今後はまず以下の研究を行う。
チャンネル結合方程式による共鳴領域のニュートリノ・核子反応: これまでに、２パイ中間子生成を含み軸性ベクトル流に拡張したニュートリノ核子反応の解析コードが完成した。これを用い、運動量移行 ４GeV＾２ > Q＾２, 不変質量 ４GeV＾２ > W＾２の領域における、反応模型パラメタの決定を行う。まずJLabの電子・陽子散乱における１パイ中間子生成反応のデータの解析により、共鳴粒子のベクトル流形状因子を決定する。次に中性子光反応の解析と統合し、最適なベクトル流アイソベクトル、アイソスカラ形状因子を決める。軸性ベクトル流の形状因子は、現状で入手可能なニュートリノ反応データの解析から決める。これにより、深非弾性領域に接続可能な、２パイ中間子生成を含むニュートリノ反応模型が世界で始めて構築されることになる。また、次に原子核におけるニュートリノ反応に、完成予定である素過程に対する模型を応用する研究へ進める。
深非弾性散乱領域のニュートリノ・核子反応:深非弾性散乱領域のニュートリノ原子核反応の断面積を正確に計算できる模型を提供する目標を達成するために、前年度の研究準備を受けて 原子核パートン分布関数の解析を開始する。特に、ニュートリノ散乱とJLabのデータが分布関数の決定に果たす役割を調べる。ニュートリノ散 乱と荷電レプトン散乱では、パートン分布原子核補正が異なるとの指摘があり、その結果の妥当性を検討する。この研究は深非弾性散乱領域 (Q＾２>1 GeV＾２, W＾２>4 GeV＾２)における解析であるが、Q＾２が小さい領域のニュートリノ原子核散乱断面積の記述方法についても検討を開始する。
これらの研究で得られた結果は、とりまとめ国際会議及び学会等で発表する。
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