ステライルニュートリノの探索

中距離原子炉実験による
軽いステライルニュートリノの探索
M1 清水沙也香
ステライルニュートリノの探索
•
ステライルニュートリノとは一部のGUTに登場し、重力のみと相互作用する
第四のニュートリノ
•
軽いステライルニュートリノ(~1eV)はLSND実験の結果を解釈するために
用いられた
•
MiniBooNE実験はステライルニュートリノの存在は確認できないと発表したが、
宇宙論や低エネルギー太陽データの異常からも存在が示唆されており、
いくつかのステライルニュートリノ探索実験がproposalされている
•
原子炉実験(Double Chooz, Daya Bay, RENO)の結果から
軽いステライルニュートリノの存在の可能性を示すことができるかもしれない
2
三世代の振動を考慮した解析
•
θ12の影響が現れないよう短いベースラインを設定すると、
反電子ニュートリノの生存確立は
L~1km
MINOS実験の測定結果よ
り
Δm132=2.32×10-3
•
E~数
MeV
原子炉ニュートリノの検出には
IBD(inverse beta decay)過程を用いる
3
Double Chooz
Official
sin22θ
13
= 0.109+/-0.055
at 2.9σ C.L.
livetime
227.93days
neutrino candidate
8249
detector volume
10.3m3
distance
1050m
no oscillation expected
8937
sin22θ13 = 0.115+/-0.037
4
Daya Bay
Official
sin22θ
13
= 0.092+/-0.021
at 5.2σ C.L.
livetime
55days
neutrino candidate
10416(80,376)
no oscillation expected
10416/0.940
near : EH1(AD×2), EH2(AD×1)
far : EH3(AD×3)
sin22θ13 = 0.091+/-0.014
5
RENO
Official
sin22θ13 = 0.113+/-0.032
at 4.9σ C.L.
livetime
229days
neutrino candidate
17102
no oscillation expected
17102/0.920
distance : far(near)
1383m(294m)
two detector(near and far)
sin22θ13 = 0.110+/-0.024
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各実験グループと本解析の結果
Δχ2 = χ2-χ2min
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四世代の振動を考慮した解析
•
単純に標準理論にステライルニュートリノを追加した(3+1)light
モデルを考える
•
L~1km,E~数MeVとし、Δm212は無視する
•
反電子ニュートリノの生存確率は
(
Δm422=Δm412-Δm212
Δm432=Δm412-Δm312
)
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四世代の振動を考慮した解析
ニュートリノの生存確率 vs L/E[m/MeV]
✦
✦
3ν Framework
Bestfit (3+1)light for DChooz
✦
Large Δm241
✦
Bestfit (3+1)light for combined
9
Double Chooz
in (3+1)light Model
sin22θ13=0.036, sin22θ14=0.129, Δm241=0.027eV2
•
•
(3+1)lightモデルを考慮することでFitの精度が向上
特にL/E=210–233(m/MeV)に対応する3.7-4.2MeVの領域で良く一致
10
Double Chooz
in (3+1)light Model
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Conbined
in (3+1)light Model
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Conclusion
•
軽いステライルニュートリノはLSND実験の結果を解釈するために用いられたが、
宇宙論や低エネルギー太陽データの異常によっても存在が示唆されている
•
原子炉実験の結果に軽いステライルニュートリノを含む:(3+1)lightモデルが
どのような影響を与えるか調査した
•
Double Chooz, Daya Bay, RENOの結果から
best fit : sin22θ13=0.074, sin22θ14=0.059, Δm241=0.027eV2を得た
•
Daya Bay, RENOは統計量の増加により、
ステライルニュートリノのパラメータをより確かにすることが期待される
•
Double Choozは前置検出器が完成することにより、
Eprompt3~4MeVの特異な点ついてよりはっきりさせることが期待される
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