Transcript ppt - 名古屋大学理学研究科 F研

OPERA実験におけるECC中での
電磁成分の解析
特定領域「フレーバー物理の新展開」研究会2011
名古屋大学 F研 北川暢子
OPERAの目的 :
長基線ニュートリノビームラインCNGSでνμ→ντ振動をアピアランス法で検証する。
CERN SPS

CNGS, conventional, pure  beam
< E >
(e + e) / 
 / 
 prompt
17 GeV
0.87 %
2.2 %
negligible

Appearance
Underground Laboratory
INFN Gran Sasso
( Δm232 = (2.43±0.13)×10-3 eV2 , sin22θ23 = 1.0, L/E = 43km/GeV)
[ Phys.Rev.Lett.101:131802,2008.]
μ τ ~ sin 2 223  sin 2 1.27 m2 23  L  ~ 1.7%
P　E

5年間に計22.5×1019POT相当のニュートリノを照射、 1.25ktonの標的に約24,000反応を蓄積する予定。
期待されるτニュートリノ反応の同定数は約10個。
The OPERA Detector
75.4mm
ν
ECC
125mm
CS
8.3kg
Neutrino Beam
CS
100mm
57枚 OPERAフィルム (飛跡検出)
56枚 1mm鉛板 (ニュートリノ標的)
を積層した構造
1ECC当たりの物質量は10X0
ECC内で電子シャワーの発達・収束が見える
電子の飛跡を用いたニュートリノ反応点探索
ニュートリノ反応点探索は主にScan Back法
＝CSで見つけた飛跡を元にECC中に繋げて上流へと追い上げる
電子シャワーの辿り着いた付近並びに上流のプレートをスキャンして飛跡の再構成を行う
(a)上流でVTXが見つかった >> 追い上げた電子シャワーはp0→2g からの電子・陽電子
(b) 電子シャワーと同じプレートでVTXが見つかった >> eCC反応
ECC
10~20 plates
upstream
(a)
(b)
CS
電子ニュートリノ反応の探索
・現在、2556個(2008+2009+2010の一部)のCC（mu付き）イベントに対し
14個の電子ニュートリノ反応候補が見つかっている
・14個のうち12個が、CSでの電子シャワーの飛跡をSBしてVTXに辿り着いた
電子ニュートリノ反応と同定するには、反応点から生じる全ての粒子
を約20プレートのfollow down(下流に向かって追い下げる)、または
netscan(1~2cm2)をし、電子同定をしなければならない
しかし、これは手間が掛かり、locationと平行して
全ての0muイベントに対し行うことは難しい
＜本研究の目的＞
検出効率を落とさず、効率良く電子ニュートリノ反応候補
の選び出しを行う
探索方法１
NC-like (0mu)イベントのCSに電子シャワーの塊があるものに着目
Sample 1
Sample 2
TT
CS
CSでのシャワートラックの本数とvtxの深さの関係
半径：2mm 角度差：150mrad 条件を満たす最大のトラック本数
beam
vtx plate No.
探索方法２
反応点から生じた二次粒子をその角度と位置を使って、CS上に延長する
電子ニュートリノ反応により生成される1ry electronはhigh energyなため、
CSに延長した先に電子シャワーの塊が見れるはず
イメージ図
VTXの位置
VTX plateから始まる飛跡
VTX plateの1枚下流から始まる飛跡
VTX plateの2枚以上下流から始まる飛跡
それぞれをCS上に延長した場所を表す
探索方法２
Z-projection
X-projection
CSでのシャワーの中心値と1ryトラックをCSに延長した位置とのずれ
Pi0からのshowerの例
Selection効率
Selection の条件
①CSでr<2mm,d<150mrad となるトラックの集団をカウントする
②其の数が4本以上となるイベントを選ぶ
③さらに、二次粒子をCS上に延長し、
その位置と①で選ばれたトラック集団の中心値との位置ズレ
dr<2.5mm のイベントを選ぶ
MCによる効率の見積もり
eCC DIS 553 → 409 ~ 0.74
NC
526 → 46 ~ 0.09
p0からの電子シャワーによるBG
BGとなるイベント
OPERA film中での
近接する電子対の見え方
顕微鏡で見た電子対の画像
Gamma-ray
γ
emulsion
290um
0.002Xo
1micron
TAC
base
emulsion
OPERA film
BGとなるイベント
Eye checkによりTargetとなる飛跡と並
走するもう１本の飛跡を見つけた
↓
eCC反応の1ry電子 ×
p0→2 →e+ e-
○
kinematical cut
＊1ry VTXから生じる電子の飛跡に対し、1GeV以上を要求する
＝1st lead plate中でconvertしたsoft γを排除する
NC-like 238イベント中の 709 gammaについて (MC) (theta <0.6)
1st lead plate 中でconvertするγ線の内 生じた電子対の一方でもE>1GeV に
受かるγ→e+ e- は8γ
E1(GeV)
1.19
1.04
3.21
2.45
0.06
2.16
0.41
0.72
E2(GeV) 角度差(rad) 位置ずれ(um)
1.01
0.0060
1.17
1.04
0.0107
2.74
電子対と同定するのは難しい
1.74
0.0002
0.52
1.02
0.0018
0.63
1.23
0.0691
7.52
BG : 2/238~ 0.8%
0.09
0.0806
10.96
5.32
0.0090
2.04
1.37
0.0051
1.93
Beam e / oscillated e
visible energy 20GeV 以上
（MC)
(e + e) / 
0.87 %
Ref: “CNGS neutrino beam from CERN to Gran Sasso” Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 168 (2007) 169-172
まとめと展望
現在、2556個(2008+2009+2010の一部)のCC（mu付き）イベントに対し
14個の電子ニュートリノ反応候補が見つかっている
CSの情報を用いて効率的に電子ニュートリノ反応候補の選び出せることを示した
267個の0muイベントに対し電子ニュートリノ反応候補の選び出しと
候補イベントからの同定を行っている
p0からの電子シャワーによるBGのスタディーを行っている
電子ニュートリノ反応探索手法の確立を目指す