高エネルギーフロンティアでのニュートリノ研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K23373
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 有賀 昭貴 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (20377922)
• 研究期間 (年度): 2021-03-12 – 2023-03-31
• キーワード: ニュートリノ / LHC / フレーバー物理

研究実績の概要

国際共同研究LHC-FASER実験は史上初めて衝突型加速器を用いてニュートリノ研究を行う。本年度はデータ取得の初年度であり、3つの期間に分けてそれぞれFASERnu検出器の日本でのエマルジョン検出器の製作・CERN（ジュネーブ）でのアッセンブリ・データ取得・現像処理を行った。CERNのエマルジョン検出器ファシリティーは改装され、千葉大学は新たに検出器アッセンブル治具、現像時間コントロール、乾燥設備等に貢献した。千葉大学のスタッフ・学生が現地にて参加し、初のデータ取得の試みであったが、予定していた3回とも問題なく行うことが出来た。
現像後のエマルジョン検出器は日本に持って帰り、名古屋大学の飛跡読み取り装置を用いて読み出しを行った。我々は特に運動量測定・レプトン同定を担当し、学生を中心に解析のためのアルゴリズムを作成している。解析は現在進行中であるがすでに電子ニュートリノ反応候補等を検出し、Moriond EW 2023等の国際会議で発表している。さらにFASERのエレクトリック検出器を用いてLHCからのニュートリノの検出を16シグマの統計的優位で報告した。今後データ解析を加速させると共に2025年度までデータ取得を継続する。本年度関連する4本の論文が公開、1本がアクセプトされている。
国際共同研究NA65/DsTau実験はタウニュートリノの生成を研究する実験であり、FASER実験をサポートするデータを提供する。DsTauも本年度9月にデータ取得をCERN-SPSにて行った。関連する1本の論文がアクセプトされた。
高輝度LHCを用いた将来計画（FPF)の推進を行なった。

研究成果

• [国際共同研究] UCI/UW/UO(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: UCI/UW/UO
• [国際共同研究] University of Bern/University of Geneva/CERN(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: University of Bern/University of Geneva/CERN
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] JINR(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: JINR
• [国際共同研究] Tsinghua(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Tsinghua
• [国際共同研究] Liverpool/Royal Holloway(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Liverpool/Royal Holloway
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 7
• [雑誌論文] The Forward Physics Facility at the High-Luminosity LHC (2023)
  • 著者名/発表者名: Feng Jonathan L、Kling Felix、Reno Mary Hall、Rojo Juan、Soldin Dennis、Anchordoqui Luis A、Boyd Jamie、Ismail Ahmed、Harland-Lang Lucian、Kelly Kevin J、Pandey Vishvas、Trojanowski Sebastian、Tsai Yu-Dai、Alameddine Jean-Marco、Araki Takeshi、Ariga Akitaka、et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 巻: 50 ページ: 030501～030501
  • DOI: 10.1088/1361-6471/ac865e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Embrace through the universe: Sound design with cosmic muons and the parameters of solar wind (2023)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yuri、Dinulovi Pavle、Kose Umut、Bruckmayr Chris、Ariga Akitaka、Hayakawa Daiki、Okumura Toranosuke
  • 雑誌名: Acta Astronautica 巻: 210 ページ: 596～600
  • DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.05.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Direct Observation of Collider Neutrinos with FASER at the LHC (2023)
  • 著者名/発表者名: FASER Collaboration: Henso Abreu, John Anders, Claire Antel, Akitaka Ariga, et al.
  • 雑誌名: Physics Review Letters 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.48550/arXiv.2303.14185
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Forward Physics Facility: Sites, experiments, and physics potential (2022)
  • 著者名/発表者名: Anchordoqui Luis A.、Ariga Akitaka、et al.
  • 雑誌名: Physics Reports 巻: 968 ページ: 1～50
  • DOI: 10.1016/j.physrep.2022.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] The tracking detector of the FASER experiment (2022)
  • 著者名/発表者名: Abreu Henso、Antel Claire、Ariga Akitaka、et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 1034 ページ: 166825～166825
  • DOI: 10.1016/j.nima.2022.166825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tau neutrinos in the next decade: from GeV to EeV (2022)
  • 著者名/発表者名: Abraham Roshan Mammen、Alvarez-Muiz Jaime、Argelles Carlos A、Ariga Akitaka、et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 巻: 49 ページ: 110501～110501
  • DOI: 10.1088/1361-6471/ac89d2
  • 査読あり
• [学会発表] Neutrinos at the LHC: FASERnu and SND@LHC (2023)
  • 著者名/発表者名: 有賀昭貴
  • 学会等名: CERN Neutrino Platform Pheno Week 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] FASERν検出器及びFPFのためのミューオンフラックス測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金井巧
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] NA65/DsTau実験におけるチャーム粒子解析に向けた原子核乾板の性能評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 三浦 真登
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] NA65/DsTau実験における2022年ラン報告と2023年ランの準備状況 (2023)
  • 著者名/発表者名: 奥村虎之介
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] FASERν 検出器のアライメントと荷電粒子の運動量測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 奥井一暁
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] FASERν検出器での相対位置法による運動量測定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤森春陽
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] FASERν検出器におけるニュートリノ測定に向けたミューオン識別手法の開発 (2023)
  • 著者名/発表者名: 野中元哉
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] Far forward hardon production studies with neutrinos at the LHC (FASERnu); light hadrons and charm (2022)
  • 著者名/発表者名: 有賀昭貴
  • 学会等名: 3rd Workshop for Atmospheric Neutrino Production in the MeV to PeV range (WANP2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status of FASERν towards the LHC Run 3 (2022)
  • 著者名/発表者名: 早川大樹
  • 学会等名: NEUTRINO 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Report of 2021 Physics Run of the NA65/DsTau Experiment (2022)
  • 著者名/発表者名: 奥村虎之介
  • 学会等名: NEUTRINO 2022
  • 国際学会
• [学会発表] タウニュートリノ生成の研究(NA65/DsTau実験) (2022)
  • 著者名/発表者名: 三浦 真登
  • 学会等名: 日本写真学会年次大会
• [学会発表] 世界最高エネルギー衝突型加速器LHCでのニュートリノ測定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 早川大樹
  • 学会等名: 日本写真学会年次大会
• [学会発表] 写真用暗室の構築 (2022)
  • 著者名/発表者名: 久下謙一
  • 学会等名: 日本写真学会年次大会
• [学会発表] FASERν検出器のアライメント精度の研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 奥井一暁
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] LHC Run 3 における高エネルギーニュートリノ測定に向けたFASERν検出器のアセンブリ (2022)
  • 著者名/発表者名: 早川大樹
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] NA65/DsTau実験2022年ラン報告と2023年ラン準備状況 (2022)
  • 著者名/発表者名: 奥村虎之介
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] High-energy neutrino measurements with FASERν at the LHC (2022)
  • 著者名/発表者名: 早川大樹
  • 学会等名: NuInt 2022
  • 国際学会
• [学会発表] NA65/DsTau実験2022年ラン報告と2023年ラン準備状況 (2022)
  • 著者名/発表者名: 奥村虎之介
  • 学会等名: 画像関連学会連合秋季大会
• [図書] Cosmic Ray Muography (2023)
  • 著者名/発表者名: Paola Scampoli and Akitaka Ariga
  • 総ページ数: 308
  • 出版者: World Scientific
  • ISBN: 978-981-126-492-4
• [備考] 千葉大学素粒子実験研究室ホームページ
  • URL: http://physics.s.chiba-u.ac.jp/lepp/
• [備考] リサーチマップ 有賀昭貴
  • URL: https://researchmap.jp/akitaka.ariga
• [備考] FASER Japan
  • URL: https://faser-japan.org/