Feb. 28th, 2008 @Japan-US Review 長基線ニュートリノ実験のための基礎データ収集および測定器開発 SciBooNE(FNAL E954) +T2K MUMON R&D(FNAL T968) 中家　剛 (京大理)

Outline SciBooNE (FNAL E954) 紹介 T2K MUMON R&D (FNAL T968) 紹介 H19年度報告 SciBooNE data taking and Analysis Shutdown of Experiments 展望 Back-Up

1. SciBooNE（FNAL E954)紹介 A dedicated experiment to measure the neutrino and anti-neutrino cross sections at the FNAL Booster Neutrino Beam line. SciBooNE Collaboration (~70 physicists) Spokespeople: T. Nakaya (Kyoto) and M. Wascko (Imperial)

Precision study of neutrino cross sections for T2K. Anti-neutrinos Decay region 50 m MiniBooNE Detector SciBar MiniBooNE beamline 100 m 440 m Precision study of neutrino cross sections for T2K. Anti-neutrinos Unexplored physics territory and important for CP study in T2K-II. MiniBooNE near detector. K2K-SciBar + FNAL-BNB Well developed Detector Most intense low energy neutrino beam. 　 1 2 En (GeV) T2K K2K SciBooNE Flux (normalized by area)

T2K Neutrino Physics SciBooNE MiniBooNE n cross-sections Several New Results Several Ph.D. n cross-sections n interaction MC Search for short baseline n oscillation. T2K SciBooNE n beam flux nm ,ne Detector R&D for T2K MPPC, fiber, scintillator, …. MiniBooNE Exciting playground with the new detectors A help to check the MiniBooNE results.

HERE 2. T2K MUMON R&D（FNAL T968)紹介 FNAL NuMI beam line (for MINOS) にT2K ミューオンモニタープロトタイプを設置して長期試験へ。 HERE

3. H19年度報告 We started taking data. SciBooNE data POT for Anti-n Anti-n from June 2007 5.451019 protons n from October 2007 6.7 1019 protons T968 data (NuMI) From Nov. 2007 POT for Anti-n

Anti-n events

# n events Protons

n run (from Oct.)

T2K MUMON R&D（FNAL T968) T2K ミューオンモニタープロトタイプをNuMIに設置。

T968 T2K MUMONの安定性を実証。

平成19年度日米研究費実施状況 物件費（1,800万円） 日米旅費（500万円）＋学振2国間（ ~250万円） FNALで執行　（1,400万円） オンラインDAQ オフラインコンピュータ&FNAL常駐者の端末 データ保存用ディスク T2K MUMON運送費（米国側）＋設置費 レンタカー 日本で執行　（400万円） 読み出しエレキの改良<= FNALのReviewからの要求。 光電子増倍管予備 T2K MUMON試作機運送費（日本側） T2K MUMON試作機（半導体測定器）購入 日米旅費（500万円）＋学振2国間（ ~250万円） 以下のメンバーがSciBooNE実験シフトとT968実験のためFNAL出張 （京大）中家*、横山* 、平出%、栗本%、中島%、松岡、久保、五味、黒澤、大谷、Daniel、（東大宇宙線研）早戸* 、三塚　（東工大）宮地* 、武居% SciBooNE　FNAL常駐組み *：スタッフ、+：研究員、%:博士院生

4. H20年度計画 物理ランの継続 最初の物理結果を発表する。 冬前(10～11月頃？)に目標POTを達成予定。 T2K MUMONテストもそれまで継続。 最初の物理結果を発表する。 夏のICHEP2008が目標。 実験終了後、測定装置（SciBar Detector）のShutDownと装置の日本への返送 主にKEKから借用している物品返還 SciBarエレクトロニクス モジュール類 マルチアノードＰＭＴ クレートとラック

物理ラン (2007年6月～2008年秋） ニュートリノ反応断面積測定 ~1×1020 陽子で160,000n反応を観測。 T2K実験のために重要。 精度を改善し、ユニバーサルなニュートリノ反応シミュレーションコード（NEUT）を改良・開発する。 様々なニュートリノ実験（加速器ν、大気ν実験）で利用可能。 MiniBooNE実験と組み、Short Baseline n Oscillation Search (Sterile neutrinos?) 反ニュートリノ反応断面積測定 ~1×1020 陽子で26,000anti-n反応を観測。 将来ニュートリノ振動でCPを測定する実験の基礎データ。 注：１GeV以下の反ニュートリノ断面積のデータが無い。１GeV以上においても精度が悪い。 　データが無いので、予想しえない物理現象発見の可能性。 原子核効果： nm→nm disappearance：　sterile neutrinos?

Status of Analysis (real n data) Muon Angle (degree) Muon Momentum (GeV/c) Data/MC Data/MC ???Physics???

Reconstructed n energy Reconstructed Q2 Data/MC Data/MC

Dqp: CC-QE/nQE selection PID by dE/dx (cosmic ray data) m-like Non m-like QE nQE

Analysis is on-going K. Hiraide (Kyoto D3) Y. Kurimoto (Kyoto D2) CC-1p cross section Y. Kurimoto (Kyoto D2) NC-p0 cross section Y. Nakajima (Kyoto D2) Search for nm disappearance with SciBooNE and MiniBooNE Takei (Tokyo-Tech D2) NC Elastic cross section + Several foreign Ph.D. students We aim to show the first preliminary results at ICHEP2008.

平成20年度 日米計画 物件費要求（1,096万円） 旅費要求（~500万円） 計算機資源（保守・増強）： ~500万円 平成20年度　日米計画 物件費要求（1,096万円） 計算機資源（保守・増強）：　 ~500万円 SciBooNE&T968 Shutdown経費：　 ~500万円 備品のKEKへの返還 その他：　~100万円 旅費要求（~500万円） 今年一杯（10~11月まで）の物理ラン 日本人研究者総勢17名のシフト旅費 実験終了後の測定器解体＆日本への物品搬送を手掛けるマンパワー

End of RUN (Prediction) GOAL (21020 POT)

4. 展望 平成20年度は収穫の年。 2009年4月T2K実験開始に向けて 最初の物理結果。 実験終了と装置解体。 SciBooNE実験の終了。 T968実験を元に、T2Kの本番MUMONを作製。

Back-Up

FNAL BNB （2E20 protons for SciBooNE） K2K-SciBar Data: ~0.2E20 protons p+,K+ n p p-,K- Relative neutrino fluxes nm nm ne Log scale En (GeV) Beam Simulation From BNL-E910 p Be  p+X Cross Section pbeam 6.7E20 Protons/3 years Final HARP results is coming. 6 3

List of Physics objects 　n（現状） Measurements CC-1p cross section CCQE s,MA measurement NC p0 measurement Search for CC coherent p Search for NC coherent p0 Search for radiative Delta decay (n+Nm+N’+g) Intrinsic ne flux for BNB (nmne appearance search) Un-oscillated Fns for BNB (nmnm disappearance search) 改善へ Anti-n（現状）

n run CC Event Selection with MRD matching CC-QE CC-1p CC-coh. p CC-multi p m Expected direction assuming CCQE Dqp Observed second track 1 track 2 track QE 2 track non-QE ~13,500 events QE~67% ~1,970 events QE~76% ~2,360 events CC-1p~49% Pm qm

BNB Anti-n Beam n n Wrong Sign Right Sign n+pm++n n+nm-+p n QE: ~80% n BG: ~7% n QE: ~80% SciBooNE can select pure anti-n events. (MB cannot do).

SciBooNE CC-1p+ measurement SciBar has the ability to separate the final state En distribution for CC-1p+ Final state m,p,p m,n,p No pion (nucl. effect) m p m p p m Sensitive to the nuclear effect Clear event-by-event final-state tagging!

SciBooNE NC-1p0 measurement p0 detection efficiency as a function of Pp0 NC-1p0 event display p0 efficiency Emitted p0 Good efficiency for high-momentum p0 Reconstructed p0 ~800events Additional vertex activity can separate n+pn+p+p0 from n+nn+n+p0 p0s are detected as two shower-like tracks in SciBar

Identifying CC Events (w/MRD) w/ vertex activity cut CC-QE CC-1p CC-coh. p CC-multi p nm BG m Expected direction assuming CCQE Dqp Observed second track 1 track 2 track QE 2 track non-QE ~9,300 events QE~80% nm BG=7% ~910 events nm BG~80% ~1,700 events nm BG~56% CC-1p~21% CC-coh. p~15% Pm qm Pm qm Pm qm