Transcript 資料4
A Quick Review of
the Dayabay Result
末包文彦・東北大学
120308 @北大冬の学校
Motivation
CKM mixing matrix
d 0.9743 0.2253 0.0035d
s
0.2252
0.9735
0.041
s
b 0.0086 0.040 0.9992b
Neutrino mixing matrix before 2011
e 0.8 0.5 sin 13 0.2 1
~ 0.4 0.6
0.7
2
0.7
0.4 0.6
3
* MNS Matrix is poorly known
* Especially finite size of 13 is not known .
Murayama
Before 2011
12, 23, 13, Dm212, Dm223,d
Atmospheric
Accelerator
1 upper limit measured
Solar
Reactor
Importance of determinatin of 13
* It is one of the fundamental parameters.
* Future experiments strongly depends on 13.
Parameter
Measurement Method
P P
dCP
A
23 degeneracy
e
A
e
@D 23
~ 0.1sin 213 sin d
2
2
P
P
~
2
sin
sin
213
A e A e @D
23
23
Mass Hierarchy
2
2
P
;
L
P
;
L
~
sign
Dm
L
L
sin
213
A e A e @D 23
23
PR e e @D12 ~ 1 0.5sin2 213 sin2 D31 tan2 12 sin2 D32
We can not go further without knowing 13
原子炉ニュートリノによる13測定
T2K and DC measured same oscillation
with different modes
P e e
sin 2 213
T2K
Reactor
sum
e
P e
2
s23
sin 2 213
0.05sin 213
23
sin 2 23 sin 212 sin d
2
P e
2
c23
sin 2 213
0.05sin 213
sin 2 23 sin 212 sin d
原子炉ニュートリノ
原子炉ニュートリノの発生原理
核分裂後のβ崩壊の例
n
核分裂
235U
娘核のβ崩壊
236U
*
反ニュートリノ
n
140Te
e
e
e
140I
e
140X
94Sr
94Y
e
e
e
e
e
e
n
94Rb
140C
s
β崩壊1回あたり1個の
反ニュートリノ(e )が生じる
94Zr
熱出力3000MWの原子炉は,
e
毎秒6x1020個の反ニュートリノ
e
を発生している.
e
U n fission
235
=核分裂性核
U n239 U239 Np e e
238
239
Np239 Pu e e
239
Pu n240 Pu
240
Pu n241 Pu
核種によるニュートリノスペクトルの違い
原子炉内の各核種の分裂頻度を知っていなければならない.
電力会社より燃料や運転履歴の情報を提供してもらい計算
する.
核種の量に5%の誤差があってもニュートリノ量の誤差とし
ては1%程度
原子炉 e の検出
e p n e
γ(0.511MeV)
E 0.8MeV
e-
γ(0.511MeV)
e+
e e 2
νe
n Gd Gd' 's8MeV
prompt signal
p
n
Delayed signal
30μs
γ
γ
E ~ 8MeV
Gd
γ
γ
E=1~8MeV
E=8MeV
e+
n
~30s
2つの信号が出る
=>delayed coincidence
原子炉エネルギー=4MeV
加速器エネルギー~GeV
e A
X
How to measure 13 by reactor neutrinos
Reactor= Rich e Generator
e Detector
e p e n
sensitive only to e
e
oscillation
e
e
1.5x1021
/s
@Chooz reacors
Looks deficit of
Signal
Deficit of e sin2213
sin2(213)=0.04
sin2(213)=0.1
sin2(213)=0.2
2
Dm
L
2
2
Pe e 1 sin 213 sin
4E
The probability for
2012.1.24
eto remain e
suekane@TokyoTech
e spectrum
E (MeV)
13
Reactor-13 Site Map; 2005
第一世代の実験はDChooz, DayaBay, RENOに集約
Krasnoyarsk(露)
Double Chooz(仏)
RENO(韓)
KASKA(日)
Braidwood(米)
Daya Bay(中)
DiabloCanyon(米)
Angra(ブ)
実験グループの変遷
結局KASKAは予算化されず2007年Double Choozに合流
することになった.
KASKA(日)
Krasnoyarsk(露)
DCHOOZ(仏)
Braidwood(米)
Angra(ブ)
Dayabay(中)
DiabloCanyon(米)
Reno(韓)
20
03
20
07
Reactor-13 Site Map; 現在
第一世代の実験はDChooz, DayaBay, RENOに集約
Double Chooz(仏)
RENO(韓)
Daya Bay(中)
Accessible Oscillations by Reactor
E-L Relation of Oscillation Experiments
Up to now
Future
Accelerator
Oper
a
MINOS
K2K
NOVA
T2K
PaloVerd
e
CHOO
Z
DChoo
z
Dm 2
E
L
2
Bugey
Goesge
n
KamLAND
DayaBa
y
RENO
Reactor
(2~8MeV)
F.Suekane@PMN08
Both Oscillations can be accessible by reactor
17
Mohapatra
今回使用した検出器
AD4,5,6
AD3
AD1,2
L
Event selection
0.7 E p 12.0MeV
6.0 Ed 12.0MeV
1s Dt 200s
* veto
*multiplicity cut : < 3 triggers within (t p - 200s, t d + 200s)
cut パラメータの直接のスペクトルは論文に載っていない.
Nearの2つの検出器を比較したものは、別の論文(1202.6181)にある
Back grounds
Accidental BG
* e+-like signal: -rays from radioactivity
(208Tl, etc.).
n-signal: n from muon induced spallation
1sDT accidentally <100s
Correlated BG
* Long Life (9Li, 8He)
b+n –decaying spallation isotopes
* Fast neutrons:
Recoil proton + neutron capture
* Stopping muon + its decay
(Michel electron)
イベント数、バックグラウンド
4.7%
Dec.24~Feb.17
Near
0.1%
0.23%
アクシデンタルBKGが多い.
9Liは非常に少ない(overburdenのため)
Far
0.2%
0.33%
原子炉からの距離の比
が異なるためキャンセル
出来ない誤差
overall
normalization
reactor 誤差
(0.8%)
Detector誤差
(0.2%)
バックグラウンド
誤差(0.2~0.3%)
R 0.940 0.011stat 0.004syst
sin 2 213 0.092 0.016stat 0.005syst
68%CL 誤差範囲
0.4
IH
0.35
NH
0.3
sin2213
0.25
IH
0.2
NH
NH IH
0.15
0.1
(目分量)
0.05
0
DC
T2K
MINOS
Combinationが良く働いている.
Combine
DB
Complementarity of Reactor-Accelerator
13 measurement
23 degeneracy
0.50 0.11
2
PAC e
sin
213 0.045sin213sind
2
1 m0.00017L km
Matter effect
L=300km
by Yasuda
Reactor
Measureme
nt
Accelerator
Measurement
T2K : P ~0.055±xx (guess from sin2213 value)
If =0.055±0.004
計算は正確ではない(目分量).感じをつかむためのもの