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ニュートリノ振動実験 OPERA における 核破砕片の基礎研究とその活用

ニュートリノ振動実験 OPERA における 核破砕片の基礎研究とその活用. Katsumi Ishiguro ( Nagoya Flab ). 乾板中でのニュートリノ反応の見え方. OPERA 実験. CHORUS 実験（ OPERA の千分の一質量）. 乳剤. 核破砕片 粒子が原子核と反応するとでる. 反応点の断定が難しい. 研究とその活用. 鉛原子核とニュートリノ反応からの核破砕片のデータなし . 1mm の鉛を超えて出てくるものがどれだけあるかわからない システマティックに探されてもおらず、活用できていない。. ＠基礎研究

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ニュートリノ振動実験 OPERA における 核破砕片の基礎研究とその活用

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Presentation Transcript

  1. ニュートリノ振動実験OPERAにおける核破砕片の基礎研究とその活用ニュートリノ振動実験OPERAにおける核破砕片の基礎研究とその活用 Katsumi Ishiguro ( Nagoya Flab )

  2. 乾板中でのニュートリノ反応の見え方 OPERA実験 CHORUS実験（OPERAの千分の一質量） 乳剤 核破砕片 粒子が原子核と反応するとでる 反応点の断定が難しい

  3. 研究とその活用 鉛原子核とニュートリノ反応からの核破砕片のデータなし. 1mmの鉛を超えて出てくるものがどれだけあるかわからない システマティックに探されてもおらず、活用できていない。 ＠基礎研究 鉛原子核とニュートリノの反応に伴う核破砕片の研究 ＠活用 反応点の断定　 崩壊か反応かの識別　

  4. 乾板中の核破砕片の飛跡

  5. 自動飛跡読み取り機による検出　　 乳剤を深さで16層に分け、何hitぶん銀粒子があるかをカウントする。 近傍での銀粒子の総ピクセル数がVPH。 VPHは粒子の電離損失が大きいほど高くなる。

  6. 最少電離粒子のVPH VPH和180以上は無し

  7. 目視でみつかってきた核破砕片をスキンした時のVPH目視でみつかってきた核破砕片をスキンした時のVPH VPH和200以上かつ片面40以上のものを核破砕片候補とする

  8. 上流側での核破砕片候補593反応　角度tanθ＜0.6　について上流側での核破砕片候補593反応　角度tanθ＜0.6　について θ 角度tanθ=0.6まで

  9. 核破砕片候補のIP vs depth

  10. 核破砕片候補のIP vs depth Proton Pβ200MeV/c3sigma

  11. 下流乾板で検出された核破砕片候補

  12. BackGroundの見積もり ダミーの593点は実際の反応点をすべて2mmずらして 作った IP<200μm、VPH和＞200(各40以上) 結果BackGround無し 　　　　　↓ 核破砕片候補があれば即、反応点と断定できる

  13. 反応あたりの検出された核破砕片 の本数分布（in 593ev）　 上流 下流 核破砕片の本数 核破砕片の本数 上流　16%114本 下流31%242本

  14. 反応あたりの検出された核破砕の本数分布 合計で37% 356本 核破砕片の本数

  15. 角度アクセプタンスを広げたスキャン • ランダムに選んだ7eventに対し角度アクセプタンスtanθ<1.0でスキャン 6eventで核破砕片が見つかり、16track見つかった。 　８０＋－３０％見つかることがわかった θ tanθ=1.0まで

  16. 活用　二次粒子が1本の反応点からの核破砕片さがし日本で1300event が検出されたが、二次粒子が１本のものが２１５eventある。 反応点断定されておらず、崩壊点探索に利用され ていなかった。 そのうちの１２０サンプルに関して行った。

  17. 各イベント２乾板について探す ③ ② ① ニュートリノ ビーム 探索乾板 ①　が二次粒子が確認された最上流の 　　　乾板

  18. 核破砕片の本数比較 二次粒子1本のイベント 28+-3% で発見　平均　0.46本 /event 二次粒子が複数本のイベント 37+-2%　で発見　0.62本/event

  19. ハドロントラック本数と核破砕片の平均数 下流乾板 核破砕片の平均数　 下流乾板 上流乾板 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 ハドロントラック本数 ハドロントラック本数

  20. 上流下流合計 核破砕片の平均数　 ハドロントラック本数

  21. 鉛核破砕片のでかたのモデル ・下流側がおおい理由 核子を弾き、それが玉突きをする。玉突きによって出てくる核子は前方に出やすい。 ・ハドロントラック数にあまりよらない説明 ハドロンによって玉突きはほとんど起こらない。 ・その後、励起された核子のうち障壁を超えたものおよびトンネルしたものが等方的に原子核からでてくる。

  22. Impact Parameter [um] Depth[um] 2 核破砕片が,さらに上流に反応点があることを示唆している。

  23. 崩壊検証への活用 • タウ崩壊の7割がハドロニック崩壊 　そのBackGroundはハドロン反応 ハドロン反応に核破砕片がつくことがあるが、崩壊にはない

  24. タウニュートリノの同定

  25. タウ粒子崩壊点からの核破砕片さがし PL41 PL40 PL39 PL38 Tanθ<1.0 IP < 200μm に核破砕片無し daughter parent タウ粒子 娘粒子

  26. タウ粒子崩壊点まわりの核破砕片探索の評価 タウ粒子の崩壊点からtanθ＜1.0の核破砕片はみつからなかった。 タウ崩壊のハドロンによるBackGroundを80+-30%へらせる 現在タウニュートリノらしさは95%であるが、この評価は入っていない。 ニュートリノ反応からの核破砕片で代用した評価である。

  27. まとめ ・鉛中からの核破砕片をはじめてシステマティックに探した。 核破砕片探索が低BackGroundで行えることを示した. ・角度アクセプタンスtanθ<0.6のスキャンを行い、37+-2%のイベントで核破砕片が見つかることを示し、Tanθ＜1.0までの探索で８０+-30%のイベントで核破砕片が見つかることを示した ・二次粒子が1本のeventのうち120eventでtanθ<0.6までのスキャンをして核破砕片探索を行うことで28%のイベントで核破砕片を見つけ、反応点断定をした。 ・タウニュートリノ候補に関しては、崩壊点のまわりでtanθ＜1.0の核破砕片を探したところいなかった。 タウニュートリノのハドロンによるBackGroundを80+-30%おとせるみつもりである。

  28. 展望 崩壊点探索および反応点探索へのさらなる活用 ハドロン反応からの核破砕片の数

  29. NHと核破砕片の数 本数期待値

  30. Fittingの方法 ボルツマン分布の積分形 にEをパウエルのプロトンのデータから代入

  31. fitting

  32. 角度アクセプタンスを広げることの効果

  33. 角度アクセプタンスを広げることの効果 0.54radのとき0.3本 0.54radのとき0.29本

  34. 等方的にでていると近似すると、上流側乾板に関しては44%,下流側乾板に関しては57%の探索がおわった計算等方的にでていると近似すると、上流側乾板に関しては44%,下流側乾板に関しては57%の探索がおわった計算

  35. BlackTrack search forNS1 events

  36. NSと核破砕片の数 本数期待値

  37. We searched Black track at 3 plates ① ② ③ SB track Searched plate ①is judged SB stopping Plate To search in many plates , We reconfirm VTX plates for case we failed SB.

  38. Black track searchat ① ① SB track

  39. μm μm

  40. 32BlackTrak(25events) is found in120 NS1 events but these probably contain gray track

  41. Black track searchat ② ② SB track

  42. μm μm

  43. 23 Black is found (18 events) in 120 NS1 Events 2 Black’s depth is in up Plate.

  44. Black track searchat ③ ③ SB track

  45. No candidate appeared

  46. 上流方向に出ている核破砕片で比較する 二次粒子が1本のイベント 18event/120event(15%) VTXイベント 93event/593event(16%) 二次粒子が１本のイベントでも核破砕片はVTXイベ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ントと同じだけの発見が見込める。

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