2008年3月26日@近畿大学
日本物理学会第63回年次大会
中家剛(京大理)
横山将志,平出克樹,中島康博,栗本佳
典, 武居秀行,松岡広大,川向裕之,
久保一,
五味慎一,大谷将士,柴田
利明,宮地義之, 早戸良成,三塚岳,
村上武,田中真伸、
他SciBooNE実
験グループ
京大理,東工大理,東大宇宙線研,KEK1
Unexplored Areas of Neutrino Physics
--ニュートリノ・原子核反応-sn in this E range of interest:
•精度が悪い。
•古いデータ(1970~1980)
QE
• 少ない統計
DIS
1p
MINOS, NuMI
K2K, NOvA
MiniBooNE, T2K, SciBooNE
• 系統誤差が不十分
• 原子核効果の考慮
(p/p/n absorption/scattering,
shadowing, low Q2 region)
• モデル依存。
しかし、ニュートリノ振動
実験のためには理解を深め
る必要がある。
Super-K atmospheric n
反ニュートリノはより実験データが少ない。
2
SciBooNEの物理解析テーマ【日本の博士院生】
 京大
 平出 克樹: CC-1p 反応
 栗本 佳典: NC-1p0反応
 中島 康博: Short-baseline
n oscillation with MiniBooNE.
CDHS
MB+SciBooNE
 東工大
 武居 秀行: NC 弾性散乱
 東大宇宙線研
 三塚 岳:ニュートリノ反応
シミュレーター開発
CDHS
MB+SciBooNE
(+5% sys. err)
MiniBooNE only
3
FNAL E954
MiniBooNE beamline
SciBar
Decay region
MiniBooNE
Detector
50 m
440 m
100 m
トリノ反応断面積を測定する。
 反ニュートリノ
 実験データが根本的に少ない。
 将来のν-CPの研究(T2K-II)に
必要。
 MiniBooNEの前置測定器
 Search for neutrino oscillation
with a short-baseline.
K2K-SciBar + FNAL-BNB
 高解像度ニュートリノ測定器
Flux (normalized by area)
 T2K実験のためにより精密にニュー
T2K
SciBooNE
K2K
1
2
En (GeV)
4
SciBooNE 測定器
• SciBar 測定器
SciBar
– 全感知型シンチレータ飛
跡検出器
– K2K実験のため製作。
– 日本から輸送
ミューオン飛
程測定器
(MRD)
• 電磁カロリメータ(EC)
– 鉛・シンチファイバー
スパゲティカロリメータ
– CHORUS実験のため製作。 n beam
• ミューオン飛程測定器
(MRD)
– ミューオンの運動量測定
電磁カロリメー
タ(EC)
2008 APS Calendar
2007年6月からデータ収集開始。継続中。
n モード
2007年6月
Summer shutdown
• 目標陽子数: 2E20 POT (Protons-On-Target)
• これまで: 1. 46E20
• n: 9.2E19 (goal: 1E20)
• n: 5.4E19 (goal: 1E20)
n モード
データ収集中
2008年3月
n モードのデータ収集状況。
総陽子数
ニュートリノ反応率
週間陽子数
安定したデータ収集
• ~22ν事象/4E16POT(~1時間)
(注)アクセプタンス補正無し。
8
ニュートリノ事象選択
 ビームタイミング: 2m秒
(ビームスピル:1.6m秒)
 SciBar-MRD マッチング,
 宇宙線BG <0.5%
n events
ビームタイミング(2m秒)
宇宙線BG
SciBar
EC
MRD
vertex
ビームからの時間(ms)
荷電カレント反応イベント割合: 96%
ニュートリノ反応点分布
MRD Matched sample
X
-150
Y
150 -150
Data/MC(X)
-150
10
Z
150
0
Data/MC(Y)
150 -150
(cm)
-- data
-- MC
-- Cosmic BG
150 0
(cm)
160
Data/MC(Z)
160
(cm)
MC: normalized by # of
MRD matched sample
Pμとθμ分布
MRD Stopped sample
qμ
Pμ
0
1
2
0
Data/MC(Pμ)
30
60
90
Data/MC(qμ)
MC予想との不一致
0
11
1
2
(GeV/c)
0
30
60
90
(degree)
MC: normalized by # of
MRD matched sample
Eνrecと Q2rec 分布 MRD Stopped sample
Enrec
0
1
Q2rec
2
3
0
Data/MC(Enrec)
0.5
1
Data/MC(Q2rec)
MC予想との不一致
0
12
1
2
3
(GeV)
0
0.5
1
(GeV/c)2
MC: normalized by # of
MRD matched sample
DataとMC不一致
pm
2
MC for true En
(Data - MC) / sigma
Eν < 0.5
0.5 < Eν < 0.75
qm vs pm
0.75 < Eν < 1.0
1.0 < Eν < 1.25
1.25 < Eν < 1.5
1.5 < Eν < 1.75
1.75 < Eν < 2.0
2.0 < Eν < 2.25
1
0
30
60
90
qm
Enの違いでは説明できない。
Discrepancy in the K2K result
0.2
 RnQE (snon-QE/sQE)
 1KT measurement  ~0.6


Low energy neutrinos
Extracted from the muon angular distributions.
 SciBar measurement  ~1.2


Medium-high energy neutrinos.
Extracted from both the number of tracks and the muon angle.14
Summary and Prospect
 SciBooNE実験は順調にデータを収集中
 2007年6月実験開始。これまでに


n: 9.2E19 POT (goal: 1E20)
n: 5.4E19 POT (goal: 1E20)
のデータを収集。(残り~5E19 POT)
 データ解析の真最中。
 すでに興味深い現象が見えている?


T2Kに向けてニュートリノ反応の理解を進める必要あり。
???K2K実験の時に残した謎も解決できるか???
15
16
 中家
 SciBooNE実験全貌、データ収集、中島解析
 横山
 平出、栗本、武居の解析
17
 SciBooNE実験 1:実験の現状とニュートリノ反応の
物理
京大理,東工大理A,東大宇宙線研B,KEKC 中家剛,
横山将志,平出克樹,中島康博,栗本佳典,武居秀
行A,松岡広大,川向裕之,久保一,五味慎一,大谷
将士,柴田利明A,宮地義之A,早戸良成B,三塚岳B,
村上武C,田中真伸C
2 SciBooNE実験2:ニュートリノ反応解析の現状
京大理,東工大理A,東大宇宙線研B,KEKC 横山将
志,平出克樹,中島康博,栗本佳典,武居秀行A,中
家剛,松岡広大,川向裕之,久保一,五味慎一,大
谷将士,柴田利明A,宮地義之A,早戸良成B,三塚岳
B,村上武C,田中真伸C
18
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SciBooNE実験 1:実験の現状とニュートリノ反応の物理 京大理,東工