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2016 年度 実績報告書

ニュートリノ混合行列の究明に向けたニュートリノ―原子核反応断面積の精密測定

研究課題

研究課題/領域番号 26247034
研究機関東京大学

研究代表者

横山 将志  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90362441)

研究分担者 南野 彰宏  京都大学, 理学研究科, 助教 (70511674)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワードニュートリノ / 反応断面積 / 素粒子実験 / 粒子測定器
研究実績の概要

本研究では,T2K長基線ニュートリノ振動実験におけるニュートリノ-原子核反応断面積の不定性による系統誤差を削減するために,ニュートリノ反応の測定を行っている既存の前置検出器の拡張として荷電カレント反応の包括的断面積測定に特化した新しい検出器を導入し,原子核の違いによる反応断面積の差を高精度で測定することを目標としている。
本年度は,検出器標的部のフルスケールプロトタイプを実験ホールに設置し,水標的でのニュートリノ-原子核反応の断面積測定を始めた。ニュートリノビームでのデータ収集を進め,ほぼ100%の効率で安定な運転を実現した結果,すでに当初予定のデータ量を収集することができた。同時に検出器の性能評価も進み,目標とする数%の精度での荷電カレント反応の包括的断面積の測定が可能な見込みを得ている。また,プロトタイプの製作・運転で得た知見をもとに,二つめのモジュール製作を進めた。プロトタイプでは組み立て時に波長変換ファイバーに力がかかり損傷する事象が見られたため,これを避けるよう手順を見直した。プロトタイプでは既存のデータ収集システムを利用したが,新たなモジュールでは信号読み出し電子回路を新たに開発している。前年度の試作回路で明らかになった不備を修正した最終プロトタイプ回路の試験を行い,必要な性能が得られることを確認した。実機用の回路の生産を進め,必要数の生産を終了した。全ての回路を接続して動作させるシステム試験を進めた結果,フロントエンド回路をある程度以上の数つなぐと不具合が発生することがわかったが,原因の究明と回路の一部修正による対応を行なった結果,全回路を正しく動作させることに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

プロトタイプ検出器でのデータ収集や解析には予想以上の進展があり,ニュートリノ反応断面積の予備測定の結果はすぐに得られる見込みである。2つ目のモジュールの建設は予定通り進んでいる。信号読み出し回路の開発では,実機用の回路の生産を完了できた。全数をつないで動作させた際に予想しなかった問題が発生したが,原因は判明し対処も終わっている。検出器本体の建設は回路開発と並行して進んでおり,全体スケジュールに大きな遅れはなく,おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

オンアクシスに置いたプロトタイプ検出器でのニュートリノ反応断面積測定を完了させ,2つ目のモジュールをオフアクシス位置に設置して測定を行う。複数の測定器による測定を組み合わせてニュートリノ反応断面積に対し最大限の情報を得られる解析方法の開発を行い,T2K実験の系統誤差削減に向けた研究を進める。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Ecole Polytechnique
  • [国際共同研究] Institute for Nuclear Physics(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Institute for Nuclear Physics
  • [国際共同研究] University of Geneva(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Geneva
  • [雑誌論文] Measurement of the muon neutrino inclusive charged-current cross section in the energy range of 1-3GeV with the T2K INGRID detector2016

    • 著者名/発表者名
      K.Abe et al. (T2K collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.072002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 水とプラスチックにおけるニュートリノ 反応断面積測定のための WAGASCI 実験2017

    • 著者名/発表者名
      細見郁直
    • 学会等名
      第 23 回 素粒子物理国際研究センターシンポジウム
  • [学会発表] ニュートリノ検出器 WAGASCI におけるデータ収集システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      竹馬匠泰
    • 学会等名
      第 72 回 日本物理学会年次大会
  • [学会発表] ニュートリノ検出器 WAGASCI に向けた SPIROC2D を用いた新エレクトロニクスの性能評価試験2017

    • 著者名/発表者名
      田村陸
    • 学会等名
      第 72 回 日本物理学会年次大会
  • [学会発表] 格子型ニュートリノ検出器 INGRID Water Module を用いた ニュートリノ・水原子核反応断面積の測定2017

    • 著者名/発表者名
      古賀太一朗
    • 学会等名
      第 72 回 日本物理学会年次大会
  • [学会発表] WAGASCI 実験のための新たな水モジュール検出器の建設2017

    • 著者名/発表者名
      細見郁直
    • 学会等名
      第 72 回 日本物理学会年次大会
  • [学会発表] Development of new electronics for a new detector WAGASCI2016

    • 著者名/発表者名
      田村陸
    • 学会等名
      International work- shop on future potential of high intensity accelera- tors for particle and nuclear physics (HINT2016)
    • 国際学会
  • [学会発表] The T2K Near Detector Upgrade2016

    • 著者名/発表者名
      横山将志
    • 学会等名
      Workshop on Neutrino Near Detectors based on gas TPCs
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARC T59 WAGASCI 実験における 信号読出しシステムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      竹馬匠泰
    • 学会等名
      新学術領域「ニュートリノフロンティア」研究会
  • [学会発表] Construction of new water module for the WAGASCI experiment2016

    • 著者名/発表者名
      細見郁直
    • 学会等名
      新学術領域「ニュートリノフロンティア」研究会
  • [学会発表] 新ニュートリノ検出器INGRIDWater Module で取得した宇宙線データと MC シミュレー ションとの比較結果2016

    • 著者名/発表者名
      古賀太一朗
    • 学会等名
      日本物理学会 2016 年秋季大会
  • [学会発表] WAGASCI 実験の信号読み出しシステム の開発2016

    • 著者名/発表者名
      竹馬匠泰
    • 学会等名
      計測システム研究会 2016

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

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