関谷洋之日本物理学会2007年春季大会 2007年3月26日

太陽ニュートリノのための
スーパーカミオカンデIII
低エネルギーバックグランド低減の
研究
日本物理学会2007年春季大会
2007年3月26日首都大
関谷洋之
Super-Kamiokande
Collaboration
東京大学宇宙線研究所
SK-III の目標

低エネルギーBackgroundをSKIの３０%に低減させる
エネルギー閾値4.0MeVまでさげる。
0.6
Data/SSMBP2004

0.55
SKIII10年間での予想
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3 2 4

6 8 10 12 14 16 18 20
MeV
8BのスペクトルのUp-turnが確認できるか？
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前回の復習
SK-III data after 1st reduction

Z
Y
Run # 031052 (23 Aug 2006) SLE 212mV trigger Full Vol.
X
防爆のために導入したFRP 11129本
に放射性不純物が多く含まれていた。
- Th 15Bq/kg×7.4kg/PMT= 110Bq/PMT
- U 10Bq/kg×7.4kg/PMT= 70Bq/PMT
- K 16Bq/kg×7.4kg/PMT= 120Bq/PMT
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前回の復習ランタンマントルによる
FRPの影響の確認
60kBqの2.6MeV ガンマ線源
（FRP500本分に相当）をタンク上部に設置
Source-BG のvertex分布
2m fiducial volume cut 後のvertex分布
2.6MeVのガンマ線
由来のBGイベントが
Fiducial Volume 内へ
染み込んでしまうのが
問題。
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SKIII
Fiducail Volume に残った
Typical BG event pattern
Multi cluster
壁際で高レートで光るため、イベントがコインシデンスして
Fiducial Volumeにreconstructされてしまう
いかにこのようなイベントを落とすか
注目のパラメータ
 Vertex fittingのgoodness (goodness)

g ( x )  Max



ti  tofi ( x )  t em 

 1 ti  tof i ( x )  tem 2 
1 

2
 2


2 

Fit されたCherenkov ringのパターンのgoodness (dirks)
φ
dirks 大
Clusterがあるとある一定のΦにところにHitが集中する
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goodness v.s. dirks


(goodness2 – dirks2) plane上に3つのcluster
ほとんどがBad eventとしてreject できる。
Template
5m cut βdecay）
fiducial
DT generator（N
Run# 030778
> 5.5 MeV data
BG run
Run #31624
Bad
Good
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How about SK-I & SK-II ?



SK-1

SK-2
SK-Iの時はなかった。
SK-IIの時より分離がよくなっている。
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LM-BG data に適用すると

Fiducial Volume への染み込みが消えている。
2m cut fid.
After
1st reduction
2m cut fid.
After
goodness
and
gamma cut
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それでもなお


Goodness-dirks CUT後のイベントを見てみると1～2割程
度はまだclusterイベントが残っている。
今後tuneすることでさらに改善の可能性
Multi cluster
G^2-D^2 = 0.25
Cluster + several hits
G^2-D^2 = 0.35
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Low Energy BG の時間変化


1月20日にSLE Trigger （IT）でデータ取得を開始
取得したデータに前述のgoodness-dirks CUT をかけて
低エネルギー（4.5-5.5MeV）BGレートの時間変化を見た。
（w/o Spallation Event Cut）
Fiducial volume内をZ方向で
8
8領域にわけて時間変化を見た。
7
6
Z
5
4
3
2
1
次のページでこのように表示
4
8
2m Cut
5m Cut
3
7
SK-Iレベル
2
6
1
5
目標値
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4.5-5.5MeV
Low Energy BG時間変化のZ-依存性




タンク上部、中部は1月末から徐々に改善、場所によっては
SK-IのBGレベルまで下がっている。
水はタンク上部から取水され、タンク下部より給水されており、
汚い部分が徐々に押し上げられているように見える。
水の循環レートは 35t/h = 4m/week!
しかしタンク下部は徐々にBGが上昇している。BG供給源？
1月末
2月末
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タンク底部（給水）の温度と対流

タンク底部に温度の高い水が入ると、タンク底から中部にか
けて対流がおきて、底部のBGの高い水を巻き上げてしまう。
対流抑制するための冷凍機導入を検討
温度のZ分布
タンク底部の温度の時間変化
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まとめ





FRP起源のFiducial VolumeへのBG染み込みは
goodness-dirksカットによりrejectできる。
ソフトウエアでのrejectionはまだ完全ではなく、今後のtune
で改善が見込める。
SK-IIIの水質は徐々に改善し、部分的にはSK-1レベルを達
成した。しかし、まだBGレートは高い。タンク下部のBGの
高い原因を探るため水を止めてラドンかどうか判断（半減期
3.8日で減るかどうか）する予定。
対流がおきると巻き上げる。対流を抑えるための冷凍機導
入を検討。
引き続き低エネルギー太陽ニュートリノ検出にむけ戦う。
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