1 ν μ 京都大学 大谷将士 2011/7/2 1.T2K 実験 2. ニュートリノビームデータ取得 3. 振動解析結果

T2K 実験 2  茨城県 J-PARC で ν μ ビーム生成⇒ Super-Kamiokande で観測 ν μ ⇒ ν e モードの発見 (θ 13 の発見 ) → 昨日のトーク ( 村上・坂下 ) ν μ 消失モードの精密測定 (θ 23, Δm 2 23 )

セットアップ 3 前置検出器 (ND) Super Kamiokande (SK) 295km ν ビーム 振動パラメーター sin 2 2θ,Δm 2 の決定 SK 予測 SK 観測 ・外部データ &MC による ν flux の予想 ・ ND による ν 反応数の測定

後置検出器スーパーカミオカンデ 4  有効体積 22.5kton の水チェレンコフ検出器 n ν W μ(e) p μ-likee-like チェレンコフリング リングパターン・光量 →ν 反応由来の μ(e) の方向・運動量の測定

ニュートリノ反応 5 CCQE n ν W μ p n ν W μ p μ エネルギーと方向 →ν エネルギー π π が核内で反応して見えなかったりする。 T2K beam signal:CCQE 反応 BG:CC single π… エネルギー Signal/BG 反応 Δ

T2K 実験の特徴 6 295km ν ビーム p π→ν μ +μ E ν [GeV] 0 シグナル / バックグラウンド の増加  オフアクシス角度と予測イベント数 に強い相関 ・大強度ビーム ・オフアクシスビーム ( ビーム中心を故意にずらす ) ⇒ ν ビーム方向の測定・モニターが必須

ビームモニター ’s 7 ν ビーム p π→ν μ +μ 陽子ビームモニター ’s MUMON INGRID  強度モニター (CT) ・位置モニター (ESM) ・ プロファイルモニター (SSEM, OTR) → 陽子標的に照射した陽子数を勘定 → 陽子標的にロスなく陽子を照射  μ 強度・プロファイルモニター → 間接的に ν ビーム強度・方向をモニター  ν を観測し、 ν ビーム方向を直接モニター * ビーム方向測定に対する要求精度 << 1mrad

ニュートリノビームデータ取得 /1 ~ 2010/6(RUN1), 2010/11 ~ 2011/3/11(RUN2) データ取得 ~145 kW in maximum(design 750kW) 1.43x10 20 POT for physics analysis

ビームの安定性 9

SK イベントセレクション 10  T2K 事象の選択 ( 信号が beam trigger に同期 )  OD にヒットがない & 再構成した ν 反応点が ID 壁から 2m 以上離れている & Visible energy > 30 MeV (FCFV event)  再構成したリングの数が一つ & μ like ring & μ のエネルギー >200MeV  # of decay electrons ≦ 1 Efficiency for ν μ CCQE 0.6GeV > 90%

基本分布の例 11 Data と MC は良く一致している # of OD hits < 16E vis. > 30 MeV Dwall < 2m # of rings = 1 μ-like … *POT normalize

エネルギースペクトル 12 Reconstructed E ν イベント選択後のデータ &MC 振動後のエネルギースペクトルを観測

観測イベント数 Error[%] SK selection ND selection Cross-section Flux Total sin 2 2θ=1.0, Δm 2 =2.4e-3eV 2 RUN1&2 で合計 31 イベントを観測 振動パラメーターと予想イベント数 ν μ は確かに振動して ”disappear” している

解析方法 14 イベント数の Likelihood エネルギー分布の Likelihood: unbinned PDF 系統誤差に対す る constraint term  -2log(L)≡χ 2 が最小になるように (sin 2 2θ,Δm 2, f) を最適化 →best fit (sin 2 2θ,Δm 2 ) を決定  各 (sin 2 2θ,Δm 2 ) で χ 2 を最小化・ toy MC で Δχ 2 crit を算出 (Feldman Cousin method) →68%C.L., 90%C.L. allowed region を決定 f: systematic error parameters MC& 外部データによる予想フラックス ND によるイベント数の予想 …

まとめ 15  T2K 実験は、 ν μ ⇒ ν e モードの発見 (θ 13 の発見 ) 、 ν μ 消失 モードの精密測定を行う。  2011 年 3 月 11 日までのデータの解析がほぼ終了している。  ν μ ⇒ ν e の結果 : 昨日のトーク ( 村上・坂下 )  ν μ 消失モードの解析もほぼ終了。 結果は今夏に publish 予定。

Backup 16