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νμ dissapearance@T2K
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
1
T2K実験

茨城県J-PARCでνμビーム生成⇒Super-Kamiokandeで観測
 νμ⇒νeモードの発見(θ13の発見)
→昨日のトーク(村上・坂下)
 νμ消失モードの精密測定(θ23, Δm223)
2
セットアップ
・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
νビーム
前置検出器
(ND)
SK予測
SK観測
295km
Super
Kamiokande
(SK)
振動パラメーターsin22θ,Δm2の決定
3
後置検出器スーパーカミオカンデ

有効体積22.5ktonの水チェレンコフ検出器
ν
μ(e)
W
p
n
μ-like
e-like
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
4
ニュートリノ反応
signal:CCQE反応
μ
ν
W
p
n
CCQE
μエネルギーと方向→νエネルギー
BG:CC single π…
μ
ν
W
n
Δ
π
p
πが核内で反応して見えなかったりする。
T2K beam
エネルギー
Signal/BG 反応
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T2K実験の特徴
p
π→νμ+μ
・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
0
1.0
295km
0
2.0
Eν[GeV]
4.0
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
⇒νビーム方向の測定・モニターが必須
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ビームモニター’s
p
π→νμ+μ
νビーム
陽子ビームモニター’s
 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
MUMON

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
INGRID

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
7
ニュートリノビームデータ取得
2010/1 ~ 2010/6(RUN1), 2010/11 ~ 2011/3/11(RUN2)データ取得
~145 kW in maximum(design 750kW)
1.43x1020 POT for physics analysis
8
ビームの安定性
9
SKイベントセレクション




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 νμ CCQE event
@ 0.6GeV > 90%
10
基本分布の例
# of OD hits < 16
Evis. > 30 MeV
*POT normalize
Dwall < 2m
# of rings = 1
μ-like
…
DataとMCは良く一致している
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エネルギースペクトル
イベント選択後のデータ&MC
Reconstructed Eν
振動後のエネルギースペクトルを観測
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観測イベント数
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
Error@ sin22θ=1.0, Δm2=2.4e-3eV2
Error[%]
90
70
50
31
SK selection
+9.9
- 9.9
ND selection
+5.3
- 4.8
Cross-section
+8.3
- 8.1
Flux
+4.8
- 4.8
Total
+14.7
- 14.4
νμ は確かに振動して”disappear”している
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解析方法
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…
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
f: systematic error parameters


-2log(L)≡χ2が最小になるように(sin22θ,Δm2, f)を最適化
→best fit (sin22θ,Δm2)を決定
各(sin22θ,Δm2)でχ2を最小化・toy MCでΔχ2critを算出
(Feldman Cousin method)
→68%C.L., 90%C.L. allowed regionを決定
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まとめ




T2K実験は、νμ⇒νeモードの発見(θ13の発見)、νμ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。
νμ⇒νe の結果:昨日のトーク(村上・坂下)
νμ消失モードの解析もほぼ終了。
結果は今夏にpublish予定。
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