Super-Kamiokande –I および II における

大気ニュートリノ L/E 振動解析

樋口 格東京大学宇宙線研究所

他 Super-Kamiokande Collaboration

Contents

• Motivation

• イベントサンプル• SK-I,II での結果• SK-I,II combined analysis result

• Summary

Motivation

-like sub-GeV

< 400 MeV

-like sub-GeV> 400 MeV

-like multi-GeV+ PC

-like sub-GeVmulti-ring

-like multi-GeV

multi-ring

Oscillation

Decay

Decoherence

天頂角分布

SK-I

Motivation

E

Path length

L

Neutrino energy

Neutrino oscillation :

P = 1 – sin22sin2(1.27 )

m2LE

P = (cos2sin2x exp(– ))2m2 Neutrino decay

:

LE

Neutrino decoherence :

P = 1 – sin22 x (1 – exp(–))

21 L

ESK-I,II の結果から neutrino decay, decoherence は否定されているが、併せる事でより否定できる。

L/E 解析におけるイベントサンプル

I. OD stoppingII. OD through going

FC

PC

I. Single-ring , μ-likeII. Multi-ring , μ-like

Fully Contained (E ~1GeV)

Partially Contained (E ~10GeV)

1.5m from top & bottom

1m from barrel

22.5kt

→26.4kt

• データセット　　 SK-I : 1489 days data,

100yr MC

SK-II: 627 days data,

60yr MC

Event summary of L/E analysis

1619 2105.6 (98.3%)

502 813.0 (94.2%)

114 137.0 (95.4%)

491 670.1 (99.2%)

single-ring

multi-ring

stopping

through-going

FC

PC

Data MC CC

2726 3725.7Total

686 876.6 (98.6%)

222 329.4 (93.6%)

51 48.5 (94.4%)

162 269.7 (99.2%)

Data MC CC

1121 1524.2

SK-I 1489 days SK-II 627 days

大気ニュートリノ L/E 振動解析

Best fit expectation w/ systematic errors

Preliminary

Best fit expectation w/ systematic errors

m2=2.4x10-3,sin22=1.00

2min=37.8/40 d.o.f

(sin22=1.02, 2min=37.7/40 d.o.f)

m2=2.6x10-3,sin22=1.00

2min=54.8/40 d.o.f

(sin22=1.02, 2min=54.7/40 d.o.f)

Best fit result

SK-I SK-II

Constraint to neutrino oscillation parameters

1.9x10-3 < m2 < 3.0x10-3 eV2

0.90 < sin22 at 90% C.L.

Preliminary

1.8x10-3 < m2 < 4.0x10-3 eV2

0.83 < sin22 at 90% C.L.

SK-I SK-II

Combined analysis• データセット　　 SK-I : 1489 days data, 100yr MC

SK-II: 627 days data, 60yr MC

L/E binning ： 43 × 2 bin

• Systematic error が SK-I,II でそれぞれ違うので別々に取り扱い、振動パラメータを共通にして振動解析を行う。

SK I+II Combined analysis results

best fit result

m2=2.4x10-3,sin22=1.00

2min=93.8/83 d.o.f

(sin22=1.01, 2min=92.8/83 d.o.f)

2.1x10-3 < m2 < 2.8x10-3 eV2

0.93 < sin22 at 90% C.L.

Constraint to neutrino oscillation parameters

SK-I+II combined distribution

Summary table

χ2/dof sin22θ Δm2 90% C.L.

SK-I 38.6/40 1.00 2.3x10-3 0.90 < sin221.9x10-3 <m2< 2.9x10-3

Unphysical 38.6/40 1.01 2.3x10-3

SK-II 54.8/40 1.00 2.6x10-3 0.84 < sin221.8x10-3 <m2< 4.0x10-3

Unphysical 54.7/40 1.02 2.6x10-3

SK-I+II 93.8/83 1.00 2.4x10-3 0.93 < sin222.1x10-3 <m2< 2.8x10-3

Unphysical 92.8/83 1.01 2.4x10-3

Oscillation

Decay

Decoherence

2 = 2decay - 2

osc

　　 =19.5(4.4σ)

2 = 2decoherence - 2

osc

=23.3(4.8 σ)

Decay

Decoherence

SK-I+II 大気ニュートリノ L/E 振動解析結果

• Assuming νμ⇔ντ

χ2min = 93.8/83 d.o.f

at(sin22θ,Δm2)=(1.00,2.4×10-3eV2 ) allowed region@90% C.L.

0.93<sin22θ

2.1×10-3eV2 <Δm2 < 2.8×10-3eV2

• neutrino decay, decoherence を否定。 (4σ ～ )• 天頂角分布解析とも一致している。