J-PARCでのニュートリノ実験 長基線ニュートリノ振動実験 “T2K

Report
東海-神岡ニュートリノ実験
T2K
2010年8月5日
小林 隆
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T2K (東海to神岡)長基線ニュートリノ振動実験
スーパーカミオカンデ
T2K実験(2009~)
J-PARC
@JAERI
40m

J-PARCで生成したニュートリノを295km先の検出器
“スーパーカミオカンデ”で検出し、ニュートリノの性
質を調べる
2
T2K実験で目指すこと
J-PARCの世界最大強度ビーム
を用いて、
ニュートリノ振動現象をしらべて
ニュートリノの謎を解明、
ミクロの世界の法則を解き明か
す
宇宙の物質はなぜできたの
か?という謎に迫る!

3
ニュートリノ振動とは?

ニュートリノには3種類ある(“世代”とも呼ぶ)


電子ニュートリノ(ne)、ミューニュートリノ(nm)、タウ
ニュートリノ(nt)
ニュートリノが飛んでる間に別のニュートリノ
に化けること。
nm
nt
ミューニュートリノ
タウニュートリノ
4
T2K実験
ミューニュートリノ
を作る。
10km
約1000分の1秒で神岡に到達





J-PARC
(東海)
3秒に1回、1000兆 (1000000000000000)個のニュートリノ
をJ-PARCから発射
1000分の1秒かけて295km地中を走る(途中で無くなる
のは200万個に1個の割合)
そのうち5000万個、1日に1兆個のニュートリノがスーパー
カミオカンデを通過。
そのうち、スーパーカミオカンデを素通りできず、反応してと
らえられるのは1日に10個程度
反応したニュートリノは元通りミューニュートリノ?はたまた、
電子ニュートリノに変わってるか???
5
ニュートリノビームの作り方



陽子を光速の99.98%に加速し標的に当て、大量のπ中間
子を生成。(3.6秒に1回300兆個の陽子)
強力な磁石でπ中間子を磁石で神岡方向に曲げる
π中間子が崩壊パイプを飛行中に崩壊しミューニュートリノが
生成される。
6
ニュートリノ発射装置
電磁ホーン
ニュートリノモニター棟
標的(グラファイト)
一次陽子ビームライン(超伝導)
CERNから寄贈された
UA1磁石(1000ton).
ニュートリノモニター棟内に
設置済み
ビームダンプ
ターゲットステーション完成
7
崩壊領域
7
ニュートリノ検出器:スーパーカミオカンデ
スーパーカミオカンデ
反応標的:水50000トン(超純水)
水槽の内面に11146本の
光電子増倍管(photomultiplier tube:PMT)
外水槽のPMTで外来粒子を検出
岐阜県
神岡町池の山
1000m
40m
東京大学宇宙線研究所
8
どれくらいの数のニュートリノ?
5000万個
(1日に1兆個くらい)
9
宇宙から来たニュートリノとここから飛んで
行ったニュートリノどうやって見分ける
の?
到着時間で区別する
GPS
(1000万分の1秒の誤差)
今うったよ
J-PARC
今きたよ
ニュートリノ飛行時間
約1000分の1秒
SK
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2009年4月23日実験開始!
10年間の準備
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金曜セミナー, 原子力科学研究所
JRR-1講義室, 7月 9日(2010)
SK 1st event @ 6 a.m. Feb. 24th JST
始めて神岡で検出された東海から
のニュートリノ反応
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5月半ばまでに22個!
High energy trigger
Fully Contained
Outer detector cut



Observed # of Fully contained events: 22 (by Mid. May)
Expected non-beam BG: <10-3evts
Event time distribution clearly show beam structure
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