純水5万トンと 光電子
倍増管 約12,000本を
用いた水チェレンコフ
光検出装置。
直径39.3m 高さ41.4
m。内水槽、外水槽の
2層構造を持つ。
岐阜県神岡町、池の
山の地下1kmに在る。
Super-KAMIOKANDE (SK) 内水槽の写真
実験の目的
• 太陽、大気ニユートリノ
の観測によるニュートリ
ノ振動の研究。
• 陽子崩壊検索による大
統一理論の検証。
• 超新星爆発起源の
ニュートリノ探策。
大気ニュートリノにおける
ニュートリノ振動
大気ニュートリノの天頂角分
布。cos=-1(+1)は下
(上)から来るニュートリノを
表す。
赤い点線が振動なしの期待値
で、緑の実線がデータに一
番合うように振動させた期
待値。
地球の反対側から長い距離を
飛びSKまでやってきた
ミューオン・ニュートリノは
その飛行中姿をかえている。
一方、電子ニュートリノの数は
ふえていないのでミューオ
ン・ニュートリノはタウ・
ニュートリノに変わっている
のだろうと考えられる。
小柴昌俊教授ノーベル物理学賞受賞
カミオカンデで作業中の小柴先生。
SKにおける東工大グループの役割
FlashADC 導入
目的
大気ニュートリノ、核子崩壊事象における、
• ミューオンの崩壊によって生じた電子
の検出効率の向上。
核子崩壊事象の検出効率の向上によ
る、核子の寿命の下限値の低下。
• 高エネルギー事象のエネルギー精度
の向上。
振動によって生じたの解析。
e振動によって生じた
高エネルギーのe解析の精度の向上。
大気ニュートリノ
イベントディスプレイ
e
μ
ミューオン事象
崩壊電子事象
μ→e+ν+ν
SK で使用される FlashADC
Data compression CPU
ADC
RDB
Event count
receiver
DEMUX
FIFO
local CPU
FlashADC
概要
FADCは入力されたアナログパルス信号を最高
500MHzの頻度で連続的にAD変換する装
置である。
測定できる入力電圧は0V~ー1V,変換精度は
8ビット、連続取り込み可能なサンプル数は8
160サンプルで、500MHz取り込みのときは
16.32μsに相当する。
核子崩壊の探索
例 : p  K+ + 
p  K+ + 
K+  + + 0
+  + + 
+  e- + e + 
陽子崩壊時のKのエネルギー(340MeV)は水中でチェレンコフ光をだす閾
値より小さいため、光をださずに静止してから、そしてに崩壊する。
こののエネルギーは236MeVで、陽子崩壊後のと、宇宙線 や、宇宙線
陽子などが大気の粒子と作用してできた などと区別するのにつかわれ
る。この時 が崩壊してできたeのエネルギーも特定することによって
バックグラウンドを減らす。
しかし、 の寿命は平均2.2 sと短く、 とeの信号をわけるのは困難で、
また現在の機器の特性としての後、800-1,200ns内に崩壊したeは
観測できない。FlashADC導入によりこの特性はなくなる。
FlashADCによる、崩壊後のeの検出効率は 80%から88%へとあがった。
高エネルギー事象のエネルギー精度の向上。
10~100GeVの事象の観測。
の観測を期待。
現状:光電子増倍管に近い壁際の事象は現行エレクト
ロニクスではサチュレーションを起こしてしまい、精
度良くエネルギーを決定できない。
FlashADC:アナログ信号の波形そのものの記録が可
能なのでサチュレーションが起きたとしても波形の
前後の記録から、エネルギーを推測することが可能。
Backups
課題
• 1 p.e. の信号を捕らえる。
• 1 p.e. の信号の波高は約0.5mVで
FlashADCでは観測不可能。よってゲイン10
倍のプリアンプの導入を計画中。
スーパー・カミオカンデにおける
東工大グループの役割
• F
チェレンコフ光
SKで観測された
大気ニュートリノの事象
FC e-like
FC -like
スーパーカミオカンデで扱う物理
観測対象
ニュートリノ素粒子宇宙物理学
大統一理論の実験的検証
大気ニュートリノ
研究目的
太陽ニュートリノ
超新星爆発ニュートリノ
核子崩壊
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大気ニュートリノ