加速器ニュートリノ実験の新たな展開

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440072
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 中村 健蔵 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (10011735)
• 研究分担者: 小林 隆 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (70291317) ; 作田 誠 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (40178596) ; 森 義治 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (30124176) ; 久野 良孝 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30170020) ; 石田 卓 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (70290856)
• キーワード: ニュートリノ / ニュートリノ振動 / 長基線ニュートリノ振動 / ニュートリノファクトリー / 加速器ニュートリノ実験

研究概要

本研究の目的は、(1)世界に先駆けて開始されたK2K長基線ニュートリノ振動実験を進め、その結果を国際的に発信すること;(2)長基線ニュートリノ振動実験に関する調査及び情報交換;(3)ニュートリノファクトリーに関する調査検討である。
(1)については、平成13年11月に発生したスーパーカミオカンデの光電子増倍管大量破損事故からの復旧作業に協力し、平成14年10月には当初の光電子増倍管数の約半分を再配置した部分復旧が完了し、同年12月からK2K実験の後半を開始した。物理の成果としては、平成13年夏までの結果を取りまとめK2K実験の第2論文として、Physical Review Lettersに発表した。この段階で99%以上の確率でニュートリノ振動を肯定する結果が得られており、世界的に注目されている。また本年度も各種国際会議で実験の途中結果を招待講演として発表した。さらに、13年12月にシリーズの第1回がKEKで開催された国際会議の2回目が「The Second International Workshop on Neutrino-Nucleus Interactions in the Few GeV Region」としてカリフォルニア大学アーバイン校で開催され、中村、作田、石田、早戸が参加し、K2K前置検出器によるニュートリノ反応の測定結果を公表した。
(2)については、これまでの調査結果を反映して建設中の大強度陽子加速器を用いる次世代ニュートリノ振動実験計画を立案し、Letter of Intentとして原子核素粒子実験施設委員会に提出し、早期実現を図るとの提言を得ている。また、この研究の国際的展開を図るため、平成14年9月に京都大学で「International Workshop on Nuclear and Particle Physics at 50-GeV PS」が開催された機会に世界各地から参加希望者が集まり、計画の検討を精力的に行った。
(3)については、森が中心となって日本のニュートリノファクトリー構想の中心であるFFAG加速器の開発研究を進めた。現在150 MeV FFAGの製作が行われているまた、森、久野、中村は14年7月にロンドンで開催されたニュートリノファクトリーに関する第4回目の国際ワークショップ「NuFactO2」に参加し、世界の状況を調査した。

研究成果

• [文献書誌] 中村 健蔵: "大強度陽子加速器計画における素粒子研究"学術月報. 55巻・10号. 983-987 (2002)
• [文献書誌] 中村 健蔵: "つくばのニュートリノを神岡で見る"パリティ. 17巻・13号. 94-96 (2003)
• [文献書誌] T.Ishii, K.Nakamura et al.: "Near muon range detector for the K2K experiment -construction and performance"Nuclear Instruments and Methods A. 482巻. 244-253 (2002)
• [文献書誌] S.Fukuda, K.Nakamura et al.: "Determination of solar neutrino oscillation parameters using 1496 days of Super-Kamiokande-I data"Physics Letters B. 539巻. 179-187 (2002)
• [文献書誌] S.Fukuda, K.Nakamura et al.: "Search for Neutrinos from galactic Gamma-Ray Bursts Using Super-Kamiokande"The Astrophysical Journal. 578巻. 317-324 (2002)
• [文献書誌] M.H.Ahn, K.Nakamura et al.: "Indications of Neutrino Oscillation in a 250 km Long-Baseline Experiment"Physical Review Letters. 90巻・4号. 041801-1-041801-5 (2003)
• [文献書誌] M.Malek, K.Nakamura et al.: "Search for Supernova Relic Neutrinos at Super-Kamiokande"Physical Review Letters. 90巻・6号. 061101-1-061101-5 (2003)
• [文献書誌] B.J.Kim, K.Nakamura et al.: "Tracking performance of the scintillating fiber detector in the K2K experiment"Nuclear Instruments and Methods A. 497巻. 450-466 (2003)
• [文献書誌] K.Hagiwara, K.Nakamura et al.: "Review of Particle Physics"Physical Review D. 66巻. 010001-1-010001-974 (2002)
• [文献書誌] K.Nakamura: "Solar neutrinos"Physical Review D. 66巻. 010001-408-010001-413 (2002)
• [文献書誌] S.Aaler, Y.Kuno et al.: "Search for the decay K^+→π^+νν in the momentum region Pπ<195 MeV/c"Physics Letters B. 537巻. 211-216 (2002)
• [文献書誌] Y.Hayato: "Neut"Nuclear Physics B(Proc.Supplement). 112巻. 171-176 (2002)
• [文献書誌] K.Takayama, M.Sakuda et al.: "Superbunch Hadron Colliders"Physical Review Letters. 88巻・14号. 144801-1-144801-4
• [文献書誌] M.Sakuda: "Results from low-energy neutrino-nucleus scattering experiments"Nuclear Physics B(Proc.Suppl.). 112巻. 109-115 (2002)
• [文献書誌] T.Ishida: "Charged-current inclusive distributions from K2K near detectors"Nuclear Physics B(Proc.Suppl.). 112巻. 132-139 (2002)
• [文献書誌] T.Kobayashi: "The JHF neutrino experiment project"Nuclear Physics B(Proc.Suppl.). 111巻. 163-168 (2002)
• [文献書誌] 家正則, 中村健蔵他: "21世紀の宇宙観測"誠文堂新光社. 260 (2002)