長基線実験に関連した物理学

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640295
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 安田 修 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (50183116)
• キーワード: ニュートリノ振動 / フレーバー混合 / ニュートリノ質量 / CP非保存 / MSW効果 / 長基線ニュートリノ実験 / ニュートリノファクトリー / 不活性ニュートリノ

研究概要

ニュートリノ振動の未定なパラメーターのうち、次に測定されると期待されている第三番目の混合角度θ(13)の測定は、原子炉からの反電子ニュートリノによる方法が、前年度の研究代表者らの研究で有望視されるようになってきた。現実的には原子炉実験は、複数の原子炉があるサイトでの実験が計画されているため、原子炉が複数個あることによる不定性が懸念される。そこで原子炉が複数個あることから来る不定性をはじめ、種々の系統誤差を考慮に入れ、原子炉によるθ(13)の感度を議論した。柏崎-刈羽原発で想定されている実験では、測定器を最も適当な場所に置く場合に、sin2θ(13)**2〜0.02程度の感度を持つことが示された。さらに、測定器固有の非相関系統誤差は、これまでの経験から、楽観的に見積もってもせいぜい0.6%程度以上にしか出来ないと考えられており、それから原子炉によるθ(13)測定の感度の最良値はおよそ0.01となることを示した。一方、長基線実験を行うだけでは、ニュートリノ振動のパラメーター縮退による不定性のために、一般にはCP非保存の存在を示すことが出来るとは限らないことが従来から知られている。JPARC実験でニュートリノと反ニュートリノの測定を振動最大のエネルギーで行った後、どのような実験を行えばパラメーター縮退の問題を解決できるかを、(sin2θ(13)**2,1/s(23)**2)平面内の新しいプロットを考察することにより議論した。その結果、JPARCやoff axis NuMIで振動最大よりも低エネルギーで実験することが現実的に可能であれば、θ(23)⇔π/2-θ(23),δ⇔π-δ,Δm(31)**2⇔-Δm(31)**2の不定性を解決でき得ることを示した。その方法以外にはv(e)→v(τ)の測定が有効であることも示した。

研究成果

• [文献書誌] O.Yasuda: "Summary of working group 1 at Nufact' 01 : Theory part"Nuclear Instruments and Methods A. 503(1-2). 104-109 (2003)
• [文献書誌] O.Yasuda: "Neutrino factories : Physics potential and present status,"Proceedings of Beyond02 (IOP Bristol, 2003, eds.Klapdor-Klein grothaus). 419-434 (2003)
• [文献書誌] H.Minakata, H.Sugiyama, O.Yasuda, K.Inoue, F.Suekane: "Reactor measurement of θ(13) and its complementarity to long-baseline experiments"Physical Review D. 68(3). 033017-1-033017-12 (2003)
• [文献書誌] B.Autin, D.A.Harris, S.F.King, K.S.McFarland, O.Yasuda: "Summary of working group 2, Nufact02"Journal of Physics G. 29(8). 1743-1755 (2003)
• [文献書誌] O.Yasuda: "Parameter degeneracy and reactor experiments"Proceedings of 4th Workshop on Neutrino Oscillations And Their Origin. 掲載予定.
• [文献書誌] O.Yasuda: "Measurement of θ(13) by reactor experiments"Proceedings of 5th International Workshop on Neutrino Factories and Superbeams. 掲載予定.