ニュートリノフラックスの系統誤差抑制のためのハドロン生成・散乱断面積の精密測定

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00684
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: ウェンデル ロジャー 京都大学, 理学研究科, 准教授 (20647656)
• 研究分担者: 福田 努 名古屋大学, 高等研究院(理), 特任助教 (10444390) ; 田端 誠 千葉大学, 大学院理学研究院, 特任研究員 (10573280) ; 鈴木 州 神戸大学, 理学研究科, 助教 (20243298) ; 関口 哲郎 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 (20450356) ; Friend Megan 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, 助教 (50649332) ; HARTZ MARK 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (70721702)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ニュートリノ / フラックス / ハドロン生成 / ハドロン相互作用 / 鉛ガラス / RPC / EMPHATIC実験 / アエロゲル検出機

研究実績の概要

本研究は、陽子・パイ中間子などの粒子と物質（標的）との相互作用を精密に測定し、反応からどのような粒子が作られ、どのように飛ぶかを調べるEMPHATIC実験を軸としている。これらの反応は自然界における大気ニュートリノの生成と加速器を使った人工的なニュートリノビームの生成に使われるため、精密測定を通して両方のフラックスをより深く理解し、関連の系統誤差を削減することが本研究の最終的な目標である。そうすると、世界中のニュートリノ実験の測定精度が向上されることになる。
新型コロナウィルスの影響を受け、EMPHATIC実験の第３ランが令和４年３月までに延期されたため、その準備と現地での参加が本年度の主な研究対象となった。具体的に令和２・３年度で開発した予備検出器と本研究の共同研究者を実験現場に送り、無事に年度内に様々のデータ取得に成功した。本研究により粒子の飛行時間を２台の検出器（RPC)での測定・散乱標的の上流からの粒子識別（エアロゲル敷地型検出器）・標的の最も下流側で粒子のエネルギー測定(鉛ガラスカロリメーター）といった貢献ができた。外国グループが担当している測定に合わせると、入射時点から反応した後全ての粒子を精密測定ができる。今回の測定では入射ビーム軸に対しておよそ８度(150mrad)の散乱角まで粒子を捉えたため、２０度の散乱角を予定している将来実験の原理証明ができたと言える。なお、８度の散乱角でもニュートリノのフラックスに伴う不定性の削減が可能なため、現在データの解析を行なっている。
２０度までの測定は、本研究の研究期間に入らないことになっているが、期間内に開発された検出器は採用される見込みである。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。