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 　1

2008 年 3 月 26 日＠近畿大学日本物理学会第 63 回年次大会

2

Unexplored Areas of Neutrino Physics

-- ニュートリノ・原子核反応 --

MINOS, NuMIK2K, NOvAMiniBooNE, T2K, SciBooNE

Super-K atmospheric n

DIS

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

1p

反ニュートリノはより実験データが少ない。

SciBooNE の物理解析テーマ【日本の博士院生】

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　

3

CDHS

CDHS

MiniBooNE only

MB+SciBooNE(+5% sys. err)

MB+SciBooNE

4

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

Decay region

50 mMiniBooNE Detector

SciBarMiniBooNE beamline

100 m 440 m

　 1 2

En (GeV)

T2K

K2K

SciBooNE

Flux (

norm

aliz

ed b

y a

rea)

FNAL E954

SciBooNE 測定器ミューオン飛程測定器(MRD)

電磁カロリメータ (EC)

SciBar

n beam

• 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

2008 APS Calendar

• 目標陽子数 : 2E20 POT (Protons-On-Target)• これまで : 1. 46E20• : 9.2E19 (goal: 1E20)• : 5.4E19 (goal: 1E20)

2007 年 6 月からデータ収集開始。継続中。

Su

mm

er

shu

tdow

n

モード モード

2007 年 6 月

データ収集中

2008 年 3 月

n モードのデータ収集状況。

8

総陽子数

週間陽子数

ニュートリノ反応率

安定したデータ収集•　 ~ ２２ ν 事象 /4E16POT(~1 時間 )

（注）アクセプタンス補正無し。

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%

SciBar MRDEC

vertex

ビームタイミング (2 秒 )

Preliminary

荷電カレント反応イベント割合 : 96%

ニュートリノ事象選択

n events

宇宙線 BG

ビームからの時間（ ms ）

10

ニュートリノ反応点分布 -- data-- MC-- Cosmic BG

X Y Z

MRD Matched sample

MC: normalized by # of MRD matched sample

Data/MC(X) Data/MC(Y) Data/MC(Z)

(cm) (cm) (cm)150-150 150-150 1600

150-150 150-150 1600

11

Pμ と θμ 分布MRD Stopped sample

MC: normalized by # of MRD matched sample

０ 1 2

０ 1 2

(GeV/c)

０ 60 9030

０ 60 9030(degree)

Pμ qμ

Data/MC(Pμ) Data/MC(qμ)

MC 予想との不一致

12

Eνrec と Q2rec 分布MRD Stopped sample

MC: normalized by # of MRD matched sample

０ 1 2(GeV)

3

０ 1 2 3

Enrec Q2

rec

Data/MC(Enrec) Data/MC(Q2

rec)

０ 0.5 1

０ 0.5 1(GeV/c)2

MC 予想との不一致

Data と MC 不一致(Data - MC) / sigma MC for true En

Eν < 0.5 0.5 < Eν < 0.75

0.75 < Eν < 1.0 1.0 < Eν < 1.25

1.25 < Eν < 1.5 1.5 < Eν < 1.75

1.75 < Eν < 2.0 2.0 < Eν < 2.25

qm

pm

qm vs pm

0 30 60 90

1

2

En の違いでは説明できない。

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.14

Discrepancy in the K2K result

0.2

Summary and ProspectSciBooNE 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？？？

15

BackUp

16

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

17

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 C

2 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

18