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

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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

• 原子炉ニュートリノの検出にはIBD(inverse beta decay) 過程を用いる

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E~ 数MeV

L~1km

MINOS 実験の測定結果よりΔm132=2.32×10-3

Double Chooz

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livetime 227.93daysneutrino

candidate 8249

detector volume 10.3m3

distance 1050mno oscillation

expected 8937

sin22θ13 = 0.115+/-0.037

sin22θ13 = 0.109+/-0.055 at 2.9σ C.L.

Official

Daya Bay

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livetime 55daysneutrino

candidate 10416(80,376)

no oscillation expected 10416/0.940

sin22θ13 = 0.091+/-0.014

Officialsin22θ13 = 0.092+/-0.021 at 5.2σ C.L.

near : EH1(AD×2), EH2(AD×1)far : EH3(AD×3)

RENO

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Officialsin22θ13 = 0.113+/-0.032 at 4.9σ C.L.

livetime 229daysneutrino

candidate 17102

no oscillation expected 17102/0.920

distance : far(near) 1383m(294m)

sin22θ13 = 0.110+/-0.024

two detector(near and far)

各実験グループと本解析の結果

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Δχ2 = χ2-χ2min

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

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Δm422=Δm412-Δm212

Δm432=Δm412-Δm312

( )

四世代の振動を考慮した解析

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✦ 3ν Framework ✦ Large Δm241

✦ Bestfit (3+1)light for DChooz

✦ Bestfit (3+1)light for combined

ニュートリノの生存確率 vs L/E[m/MeV]

Double Chooz

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• (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

sin22θ13=0.036, sin22θ14=0.129, Δm241=0.027eV2

in (3+1)light Model

in (3+1)light ModelDouble Chooz

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Conbined

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in (3+1)light Model

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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