Transcript 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

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
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