SciBooNE実験 1 実験の現状とニュートリノ反応の物理

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1 SciBooNE実験 1 実験の現状とニュートリノ反応の物理
2008年3月26日＠近畿大学 日本物理学会第63回年次大会 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　

2 sn in this E range of interest:
Unexplored Areas of Neutrino Physics --ニュートリノ・原子核反応-- 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 DIS 1p MINOS, NuMI K2K, NOvA MiniBooNE, T2K, SciBooNE Super-K atmospheric n 反ニュートリノはより実験データが少ない。

3 SciBooNEの物理解析テーマ【日本の博士院生】
CDHS MiniBooNE only MB+SciBooNE (+5% sys. err) 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　

4 FNAL E954 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。
Decay region 50 m MiniBooNE Detector SciBar MiniBooNE beamline 100 m 440 m 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 　 En (GeV) T2K K2K SciBooNE Flux (normalized by area)

5 SciBooNE 測定器 SciBar SciBar 測定器 電磁カロリメータ（EC） ミューオン飛程測定器(MRD)
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 n beam 電磁カロリメータ(EC)

6 2008 APS Calendar

7 2007年6月からデータ収集開始。継続中。 目標陽子数: 2E20 POT (Protons-On-Target)
: 9.2E19 (goal: 1E20) : 5.4E19 (goal: 1E20)  モード  モード データ収集中 Summer shutdown 2008年3月 2007年6月

8 n モードのデータ収集状況。 総陽子数 ニュートリノ反応率 週間陽子数 安定したデータ収集 ~２２ν事象/4E16POT(~1時間)
（注）アクセプタンス補正無し。

9 ニュートリノ事象選択 n events 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% n events Preliminary ビームタイミング(2秒) 宇宙線BG EC SciBar MRD vertex ビームからの時間（ms） 荷電カレント反応イベント割合: 96%

10 ニュートリノ反応点分布 -- data -- MC -- Cosmic BG X Y Z Data/MC(X) Data/MC(Y)
MRD Matched sample X Y Z -150 150 -150 150 160 Data/MC(X) Data/MC(Y) Data/MC(Z) -150 150 -150 150 160 (cm) (cm) (cm) MC: normalized by # of MRD matched sample

11 Pμとθμ分布 Pμ qμ Data/MC(Pμ) Data/MC(qμ) MC予想との不一致 ０ 1 2 ０ 30 60 90 ０ 30
MRD Stopped sample Pμ qμ ０ 1 2 ０ 30 60 90 Data/MC(Pμ) Data/MC(qμ) MC予想との不一致 ０ 30 60 90 ０ 1 2 (degree) (GeV/c) MC: normalized by # of MRD matched sample

12 Eνrecと Q2rec 分布 Enrec Q2rec Data/MC(Enrec) Data/MC(Q2rec) MC予想との不一致 ０
MRD Stopped sample Enrec Q2rec ０ 1 2 3 ０ 0.5 1 Data/MC(Enrec) Data/MC(Q2rec) MC予想との不一致 ０ 1 2 3 ０ 0.5 1 (GeV) (GeV/c)2 MC: normalized by # of MRD matched sample

13 DataとMC不一致 pm qm qm vs pm Enの違いでは説明できない。 MC for true En
(Data - MC) / sigma pm Eν < 0.5 0.5 < Eν < 0.75 2 qm vs pm 0.75 < Eν < 1.0 1.0 < Eν < 1.25 1 1.25 < Eν < 1.5 1.5 < Eν < 1.75 1.75 < Eν < 2.0 2.0 < Eν < 2.25 30 60 90 qm Enの違いでは説明できない。

14 Discrepancy in the K2K result
0.2 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.

15 Summary and Prospect のデータを収集。（残り~5E19 POT） : 9.2E19 POT (goal: 1E20)
SciBooNE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？？？

16 BackUp

17 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

18 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