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2016 年度 実績報告書

加速器によるタウニュートリノ出現モードを用いたνμ→ντニュートリノ振動解析

研究課題

研究課題/領域番号 25707019
研究機関名古屋大学

研究代表者

福田 努  名古屋大学, 高等研究院(理学研究科), YLC特任助教 (10444390)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードOPERA実験 / タウニュートリノ / 原子核乾板 / ニュートリノ振動 / CERN / Appearance / チャーム粒子 / NINJA実験
研究実績の概要

OPERA実験は、CERNの加速器SPSを用いて作ったミューニュートリノ(νμ)ビームを730km 離れたイタリア・グランサッソ研究所に照射し、タウニュートリノ(ντ)の出現の有無を調べ、ニュートリノ振動現象を最終検証する長基線加速器ニュートリノ振動実験である。
本研究を通して、我々は計5例のタウニュートリノ反応事象を検出し(2015年)、OPERAの最大の目的であったタウニュートリノ出現によるニュートリノ振動の直接観測を信頼度5.1σという業界で"発見"と見なされるレベルで達成した。
また、タウニュートリノ反応の選別条件を緩めた新しいセレクションを適用し、さらに5例のタウニュートリノ反応候補事象を加えた。この計10例(うち背景事象推定数は2.0。新たなタウニュートリノ反応候補事象の中には、チャーム粒子を伴う反応も初めて検出した)を用いたタウニュートリノ出現によるニュートリノ振動測定から、Δm23^2 = 2.8±0.6 x 10^-3 eV^2 との値を得て測定精度の向上に成功した。
一方で、タウニュートリノ反応の背景事象となるハドロン反応の系統的な詳細研究も進め、この振動測定に対する系統誤差を30%から20%に抑制した。
以上はいずれも世界初の結果であり、現在学術論文の執筆中である。これらの成果に繋がった本研究課題代表者の解析技術開発に対して、平成26年度 日本写真学会 進歩賞「原子核写真乾板における自動飛跡認識技術の高度化研究」,OPERA実験グループに対して、第21回 日本物理学会 論文賞が授与された。
さらに、本研究を進める中で開発した新規技術の応用研究として原子核乾板を主検出器とする新しいニュートリノ実験プロジェクト(NINJA実験)を本研究者が実験代表者として立ち上げ、実際に水標的および鉄標的原子核乾板検出器をJ-PARCに設置し、ニュートリノビーム照射実験を実施した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] グランサッソ国立研究所/ナポリ大学/ローマ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      グランサッソ国立研究所/ナポリ大学/ローマ大学
    • 他の機関数
      5
  • [国際共同研究] ベルン大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ベルン大学
  • [国際共同研究] アネシー大学/ストラスブール大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      アネシー大学/ストラスブール大学
  • [国際共同研究] ハンブルク大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ハンブルク大学
  • [国際共同研究] アンカラ大学(トルコ)

    • 国名
      トルコ
    • 外国機関名
      アンカラ大学
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      5
  • [雑誌論文] First neutrino event detection with nuclear emulsion at J-PARC neutrino beamline2017

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuda et al.
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 1703 ページ: 03659

    • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Discovery of Tau Neutrino Appearance and Recent Results from OPERA2016

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuda
    • 雑誌名

      Nuovo Cimento C

      巻: 39 ページ: 315

    • DOI

      10.1393/ncc/i2016-16315-9

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Neutrino-nucleus interaction measurements with Emulsion at J-PARC2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Fukuda
    • 学会等名
      Workshop on Hadron Production Measurements with Nuclear Emulsion
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2017-10-04 – 2017-10-04
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARC T60実験:J-PARCでの原子核乾板を用いたニュートリノビーム照射実験2017

    • 著者名/発表者名
      福田努 他NINJA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-19
  • [学会発表] ニュートリノ振動実験OPERAの最新結果2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤修、福田努 他OPERA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-19
  • [学会発表] OPERA実験でのバックグラウンドとなるハドロン反応の詳細解析2017

    • 著者名/発表者名
      水沢萌、福田努 他OPERA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-19
  • [学会発表] J-PARC T60実験のニュートリノ反応点の詳細解析2017

    • 著者名/発表者名
      森元祐介、福田努 他NINJA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
  • [学会発表] J-PARC T60実験におけるミューニュートリノ荷電カレント反応の研究2017

    • 著者名/発表者名
      大島仁、福田努 他NINJA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
  • [学会発表] J-PARC T60:原子核乾板を用いた時間分解型大面積多段シフターの解析状況12017

    • 著者名/発表者名
      呉坪健司、福田努 他NINJA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
  • [学会発表] J-PARC T60:原子核乾板を用いた時間分解型大面積多段シフターの解析状況22017

    • 著者名/発表者名
      丸嶋利嗣、福田努 他NINJA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-17
  • [学会発表] NINJA:Neutrino Interaction research with Nuclear emulsion and J-PARC Accelerator2017

    • 著者名/発表者名
      福田努
    • 学会等名
      J-PARC素粒子原子核セミナー
    • 発表場所
      いばらき量子ビーム研究センター(茨城県那珂郡東海村)
    • 年月日
      2017-02-23 – 2017-02-23
    • 招待講演
  • [学会発表] J-PARC T60:J-PARCでの原子核乾板を用いたニュートリノ反応精密測定実験2017

    • 著者名/発表者名
      福田努
    • 学会等名
      第23回ICEPPシンポジウム
    • 発表場所
      岳美荘(長野県北安曇郡)
    • 年月日
      2017-02-21 – 2017-02-21
  • [学会発表] J-PARCにおける原子核乾板を用いたニュートリノ実験の展望2017

    • 著者名/発表者名
      福田努
    • 学会等名
      科学写真研究会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      2017-02-15 – 2017-02-15
  • [学会発表] Neutrino research program with Nuclear Emulsion at J-PARC2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Fukuda
    • 学会等名
      The 3rd KMI International Symposium
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2017-01-06 – 2017-01-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] J-PARC T60実験:J-PARCでの原子核乾板を用いたニュートリノビーム照射実験2016

    • 著者名/発表者名
      福田努 他J-PARC T60実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] J-PARC T60実験:現像室整備と原子核乾板の現像状況報告2016

    • 著者名/発表者名
      三角尚治、福田努 他J-PARC T60実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] J-PARCにおける原子核乾板を用いたニュートリノビーム照射実験T60の解析報告2016

    • 著者名/発表者名
      森元祐介、福田努 他J-PARC T60実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] J-PARC T60実験における水標的検出器の飛跡解析2016

    • 著者名/発表者名
      松尾友和、福田努 他J-PARC T60実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] J-PARC T60:時間分解原子核乾板多段シフターの大面積化と解析状況2016

    • 著者名/発表者名
      丸嶋利嗣、福田努 他J-PARC T60実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] J-PARC T60実験での高電離損失飛跡を用いたニュートリノ反応解析2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤修、福田努 他J-PARC T60実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] OPERA実験でのタウ崩壊検出におけるバックグラウンドとなるハドロン反応の研究2016

    • 著者名/発表者名
      水沢萌、福田努 他OPERA実験共同研究者
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学木花キャンパス(宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-23
  • [学会発表] J-PARC T60:Precise measurement of neutrino-nucleus interactions with Nuclear Emulsion2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Fukuda
    • 学会等名
      NuFact 2016
    • 発表場所
      ICEI (Quy Nhon, Vietnam)
    • 年月日
      2016-08-26 – 2016-08-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A review of progress in R&D for neutrino detectors2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Fukuda
    • 学会等名
      Neutrino 2016
    • 発表場所
      Royal Geographical Society (London, UK)
    • 年月日
      2016-07-08 – 2016-07-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] OPERA実験公式ホームページ

    • URL

      http://operaweb.lngs.infn.it/?lang=en

  • [備考] プレスリリース:ニュートリノ振動存在の最終検証に成功

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20150615_esi2.pdf

  • [備考] 平成26年度 日本写真学会 進歩賞 受賞

    • URL

      http://www2.ph.sci.toho-u.ac.jp/ogawa/news2014.html#2014_photo_award

  • [備考] 第21回(2016年)日本物理学会 論文賞 受賞

    • URL

      http://www2.ph.sci.toho-u.ac.jp/ogawa/news2015.html#2015_JPS_award_sendai

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公開日: 2018-01-16  

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