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SciBooNE 実験 　 1 実験の現状とニュートリノ反応の物理

2008 年 3 月 26 日 ＠近畿大学 日本物理学会第 63 回年次大会. SciBooNE 実験 　 1 実験の現状とニュートリノ反応の物理. 中家剛（京大理） 横山将志， 平出克樹 ， 中島康博 ， 栗本佳典 ， 武居秀行 ，松岡広大，川向裕之，久保一， 五味慎一，大谷将士，柴田利明，宮地義之， 早戸良成， 三塚岳 ，村上武，田中真伸、 他 SciBooNE 実験グループ 京大理，東工大理，東大宇宙線研， KEK. Unexplored Areas of Neutrino Physics -- ニュートリノ・原子核反応 --.

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SciBooNE 実験 　 1 実験の現状とニュートリノ反応の物理

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  1. 2008年3月26日＠近畿大学 日本物理学会第63回年次大会 SciBooNE実験 　1実験の現状とニュートリノ反応の物理 中家剛（京大理） 横山将志，平出克樹，中島康博，栗本佳典， 武居秀行，松岡広大，川向裕之，久保一， 五味慎一，大谷将士，柴田利明，宮地義之， 早戸良成，三塚岳，村上武，田中真伸、 他SciBooNE実験グループ 京大理，東工大理，東大宇宙線研，KEK

  2. Unexplored Areas of Neutrino Physics --ニュートリノ・原子核反応-- sn in this E range of interest: • 精度が悪い。 • 古いデータ(1970~1980) • 少ない統計 • 系統誤差が不十分 • 原子核効果の考慮 • (p/p/n absorption/scattering, shadowing, low Q2 region) • モデル依存。 • しかし、ニュートリノ振動実験のためには理解を深める必要がある。 QE DIS 1p MINOS, NuMI K2K, NOvA MiniBooNE, T2K, SciBooNE Super-K atmospheric n 反ニュートリノはより実験データが少ない。

  3. SciBooNEの物理解析テーマ【日本の博士院生】 CDHS MB+SciBooNE • 京大 • 平出　克樹：　CC-1p反応 • 栗本　佳典：　NC-1p0反応 • 中島　康博：　Short-baseline n oscillation with MiniBooNE. • 東工大 • 武居　秀行： NC 弾性散乱 • 東大宇宙線研 • 三塚　岳：ニュートリノ反応シミュレーター開発　 MB+SciBooNE (+5% sys. err) MiniBooNE only CDHS

  4. FNAL E954 MiniBooNE beamline SciBar Decay region MiniBooNE Detector 50 m 440 m 100 m T2K Flux (normalized by area) SciBooNE K2K 1 2 En (GeV) • T2K実験のためにより精密にニュートリノ反応断面積を測定する。 • 反ニュートリノ • 実験データが根本的に少ない。 • 将来のν-CPの研究（T2K-II）に必要。 • MiniBooNEの前置測定器 • Search for neutrino oscillation with a short-baseline. K2K-SciBar + FNAL-BNB • 高解像度ニュートリノ測定器 • 高強度ニュートリノビーム

  5. SciBooNE測定器 SciBar ミューオン飛程測定器(MRD) • SciBar測定器 • 全感知型シンチレータ飛跡検出器 • K2K実験のため製作。 • 日本から輸送 • 電磁カロリメータ（EC） • 鉛・シンチファイバー　スパゲティカロリメータ • CHORUS実験のため製作。 • ミューオン飛程測定器(MRD) • ミューオンの運動量測定 n beam 電磁カロリメータ(EC)

  6. 2008 APS Calendar

  7. 2007年6月からデータ収集開始。継続中。 • 目標陽子数: 2E20 POT (Protons-On-Target) • これまで: 1. 46E20 • : 9.2E19 (goal: 1E20) • : 5.4E19 (goal: 1E20) モード モード データ収集中 Summer shutdown 2008年3月 2007年6月

  8. nモードのデータ収集状況。 総陽子数 ニュートリノ反応率 週間陽子数 • 安定したデータ収集 • ~２２ν事象/4E16POT(~1時間) • （注）アクセプタンス補正無し。

  9. ニュートリノ事象選択 n events Preliminary • ビームタイミング: 2m秒（ビームスピル：1.6m秒） • SciBar-MRD マッチング, • 宇宙線BG <0.5% ビームタイミング(2秒) 宇宙線BG EC SciBar MRD vertex ビームからの時間（ms） 荷電カレント反応イベント割合: 96%

  10. -- data -- MC -- Cosmic BG ニュートリノ反応点分布 MRD Matched sample X Y Z -150 150 -150 0 160 150 Data/MC(X) Data/MC(Y) Data/MC(Z) -150 150 -150 0 160 150 (cm) (cm) (cm) MC: normalized by # of MRD matched sample

  11. MRD Stopped sample Pμとθμ分布 Pμ qμ ０ 30 ０ 1 2 60 90 Data/MC(Pμ) Data/MC(qμ) MC予想との不一致 ０ 30 60 90 ０ 1 2 (degree) (GeV/c) MC: normalized by # of MRD matched sample

  12. MRD Stopped sample Eνrecと Q2rec分布 Enrec Q2rec ０ 1 2 3 0.5 ０ 1 Data/MC(Enrec) Data/MC(Q2rec) MC予想との不一致 ０ 1 2 3 0.5 ０ 1 (GeV) (GeV/c)2 MC: normalized by # of MRD matched sample

  13. DataとMC不一致 MC for true En (Data - MC) / sigma pm Eν < 0.5 0.5 < Eν < 0.75 2 qmvs pm 0.75 < Eν < 1.0 1.0 < Eν < 1.25 1 1.25 < Eν < 1.5 1.5 < Eν < 1.75 1.75 < Eν < 2.0 2.0 < Eν < 2.25 0 30 60 90 qm Enの違いでは説明できない。

  14. Discrepancy in the K2K result • RnQE (snon-QE/sQE) • 1KT measurement  ~0.6 • Low energy neutrinos • Extracted from the muon angular distributions. • SciBar measurement  ~1.2 • Medium-high energy neutrinos. • Extracted from both the number of tracks and the muon angle. 0.2

  15. Summary and Prospect • SciBooNE実験は順調にデータを収集中 • 2007年6月実験開始。これまでに • : 9.2E19 POT (goal: 1E20) • : 5.4E19 POT (goal: 1E20) のデータを収集。（残り~5E19 POT） • データ解析の真最中。 • すでに興味深い現象が見えている？ • T2Kに向けてニュートリノ反応の理解を進める必要あり。 • ？？？K2K実験の時に残した謎も解決できるか？？？

  16. BackUp

  17. 中家 • SciBooNE実験全貌、データ収集、中島解析 • 横山 • 平出、栗本、武居の解析

  18. SciBooNE実験 1：実験の現状とニュートリノ反応の物理京大理，東工大理A，東大宇宙線研B，KEKC　中家剛，横山将志，平出克樹，中島康博，栗本佳典，武居秀行A，松岡広大，川向裕之，久保一，五味慎一，大谷将士，柴田利明A，宮地義之A，早戸良成B，三塚岳B，村上武C，田中真伸C2 SciBooNE実験2：ニュートリノ反応解析の現状京大理，東工大理A，東大宇宙線研B，KEKC　横山将志，平出克樹，中島康博，栗本佳典，武居秀行A，中家剛，松岡広大，川向裕之，久保一，五味慎一，大谷将士，柴田利明A，宮地義之A，早戸良成B，三塚岳B，村上武C，田中真伸C

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