純水 5 万トンと 光電子倍増管 約 12,000...

純水 5 万トンと 光電子倍増管 約 12,000本を用いた水チェレンコフ光検出装置｡

直径 39.3m 　高さ41.4 ｍ。内水槽、外水槽の 2 層構造を持つ。

岐阜県神岡町、池の山の地下１ｋｍに在る｡

Super-KAMIOKANDE (SK) 　内水槽の写真

実験の目的

• 太陽､大気ニユートリノの観測によるニュートリノ振動の研究。

• 陽子崩壊検索による大統一理論の検証。

• 超新星爆発起源のニュートリノ探策。

大気ニュートリノにおけるニュートリノ振動

大気ニュートリノの天頂角分布。 cos ＝－１（＋１）は下（上）から来るニュートリノを表す。

赤い点線が振動なしの期待値で、緑の実線がデータに一番合うように振動させた期待値。

地球の反対側から長い距離を飛び SK までやってきたミューオン・ニュートリノは　その飛行中姿をかえている。

一方、電子ニュートリノの数はふえていないのでミューオン・ニュートリノはタウ・ニュートリノに変わっているのだろうと考えられる。

小柴昌俊教授ノーベル物理学賞受賞

カミオカンデで作業中の小柴先生。

FlashADC 　導入目的　

大気ニュートリノ、核子崩壊事象における、

• ミューオンの崩壊によって生じた電子の検出効率の向上。核子崩壊事象の検出効率の向上による、核子の寿命の下限値の低下。

• 高エネルギー事象のエネルギー精度の向上。 振動によって生じたの解析。　e 振動によって生じた高エネルギーの e 解析の精度の向上。

大気ニュートリノ

SK における東工大グループの役割

イベントディスプレイ

ミューオン事象

e μ

崩壊電子事象

μ→e＋ ν＋ ν

ADC

Data compression CPU

FIFODEMUX

Event countreceiver

RDB

local CPU

SK で使用される　 FlashADC

FlashADC概要

FADC は入力されたアナログパルス信号を最高５００ MH ｚの頻度で連続的に AD変換する装置である。　

測定できる入力電圧は０ V ～ー１ V, 変換精度は８ビット、連続取り込み可能なサンプル数は８１６０サンプルで、５００MH ｚ取り込みのときは１６．３２ μ ｓに相当する。

核子崩壊の探索例　：　ｐ K+ +

陽子崩壊時の K のエネルギー（３４０ MeV ）は水中でチェレンコフ光をだす閾値より小さいため、光をださずに静止してから、そしてに崩壊する。

こののエネルギーは２３６ MeV で、陽子崩壊後のと、宇宙線 や、宇宙線陽子などが大気の粒子と作用してできた などと区別するのにつかわれる。この時 が崩壊してできた e のエネルギーも特定することによってバックグラウンドを減らす。

しかし、 の寿命は平均２．２ ｓと短く、 と e の信号をわけるのは困難で、また現在の機器の特性としての後、８００－１ , ２００ ns 内に崩壊した e は観測できない。 FlashADC 導入によりこの特性はなくなる。

FlashADC による、崩壊後の e の検出効率は　８０％から８８％へとあがった。

ｐ K+ + K+ 　 + + 　 0

+ 　　 + + 　

+ 　 e- + e +

高エネルギー事象のエネルギー精度の向上。

１０～１００ GeV の事象の観測。

の観測を期待。

現状：光電子増倍管に近い壁際の事象は現行エレクトロニクスではサチュレーションを起こしてしまい、精度良くエネルギーを決定できない。

FlashADC ：アナログ信号の波形そのものの記録が可能なのでサチュレーションが起きたとしても波形の前後の記録から、エネルギーを推測することが可能。

Backups

課題

• １　 p.e. 　の信号を捕らえる。• １　 p.e. 　の信号の波高は約０ . ５ mV

で　 FlashADC では観測不可能。よってゲイン１０倍のプリアンプの導入を計画中。

スーパー・カミオカンデにおける東工大グループの役割

• F

チェレンコフ光

SK で観測された大気ニュートリノの事象

FC e-like FC -like

スーパーカミオカンデで扱う物理

ニュートリノ素粒子宇宙物理学

大統一理論の実験的検証

大気ニュートリノ

太陽ニュートリノ

超新星爆発ニュートリノ

核子崩壊

研究目的

観測対象