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K2K-SciBar 検出器を用いた 低エネルギーニュートリノの エネルギー・スペクトルの測定

K2K-SciBar 検出器を用いた 低エネルギーニュートリノの エネルギー・スペクトルの測定. 他　 K2K-SciBar グループ. 大阪大理　田窪洋介. 内容. K2K 実験 SciBar 検出器 低エネルギー n イベント 選択 　まとめ. K2K 実験. K2K 実験. KEK12GeV P.S. により生成されたニュートリノを用いた長基線ニュートリノ振動実験 KEK に設置された前置検出器と 250km 離れたスーパー・カミオカンデでニュートリノを観測しニュートリノ振動を検証 98% の純度の n m ビーム. SK でのニュートリノ・エネルギー分布.

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K2K-SciBar 検出器を用いた 低エネルギーニュートリノの エネルギー・スペクトルの測定

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  1. K2K-SciBar検出器を用いた低エネルギーニュートリノのエネルギー・スペクトルの測定K2K-SciBar検出器を用いた低エネルギーニュートリノのエネルギー・スペクトルの測定 他　K2K-SciBarグループ 大阪大理　田窪洋介 内容 • K2K実験 • SciBar検出器 • 低エネルギーnイベント選択 • 　まとめ

  2. K2K実験 K2K実験 • KEK12GeV P.S.により生成されたニュートリノを用いた長基線ニュートリノ振動実験 • KEKに設置された前置検出器と250km離れたスーパー・カミオカンデでニュートリノを観測しニュートリノ振動を検証 • 98%の純度のnmビーム SKでのニュートリノ・エネルギー分布 振動無しの予想 K2K実験ではEn ~ 0.6 GeV で振動の効果が最大になる 振動有りのbest fit ~ 0.6 GeV データ 前置検出器での1GeV以下の低エネルギー領域のスペクトル測定が重要！

  3. m q n p m n p Data CC coherent p p CCmp CC1p CCQE K2K実験におけるEnの測定 • エネルギーの再構成 ： • 準弾性散乱反応(CCQE)を用いる • 非弾性散乱反応(nonQE)がバック • グラウンドとなる　 準弾性散乱反応 終状態が２体なのでmの角度と運動量からEnの再構成が可能 非弾性散乱反応 Dqp分布 nonQE QE m • スペクトラムの測定にはnonQEの混入量の見積もりが必要 • Dqp分布を用いてCCQEとnonQEを分離して評価する 観測された方向 Dqp QEで予想される方向 deg.

  4. n SciBar検出器 EM calorimeter • 押し出しシンチレータ(2.5 x 1.3 x 300 cm3 ) • ~15000 チャンネル • シンチレータ自身がニュートリノ・ターゲット • Light yield • 7~20p.e./MIP/cm (2 MeV) • 10 cm のトラックまで検出可能 • dE/dx　によってpとpを識別 • CCQE に対して高感度 • non-QEバックグラウンドを識別 • 電磁カロリー・メーター (~ 11X0) Extruded scintillator (15t) 3m Multi-anode PMT (64 ch.) 3m 1.7m 1kt 水チェレンコフ検出器 Wave-length shifting fiber MRD

  5. イベント・カテゴリー MRD MRDイベント SciBar • SciBar内でnが反応し、MRD(Muon Range Detector)まで粒子のトラックが到達 • これまでの解析に使用されている • En>0.5GeVのn反応が得られる • 98% CCイベント(2%:NC) SciBarストップ・イベント MRDイベント n EC SciBarストップ・イベント モンテカルロEn分布 • SciBar内でnが反応し、粒子の • トラックがSciBar内で止まる。 • これまで用いられていなかった。 • En<0.5GeVのn反応も得られる。 • ~0.6GeVでMRDイベントと同程度の統計がある。 全n反応 MRDイベント CCQE SciBarストップ・イベント 2 2 0 1 4 3 0 1 4 3 En(GeV) En(GeV)

  6. イベント・ディスプレイ SciBarストップ・イベント MRDイベント SciBar MRD SciBar MRD m n m p n p

  7. Data NC CCmp n CC1p g p0 CCQE SciBar g n y x z SciBarストップ・サンプル Vertex分布 (y軸方向) SciBar上方向から来るバックグラウンドが存在する 加速器からの中性子と原子核との反応で生成されたp0からのg 上方向 下方向 -50 0 50 150 -150 cm SciBarタイミング分布 msec 2 4 6

  8. Data Data NC NC CCmp CCmp CC1p CC1p CCQE CCQE トラック長・カット トラック長・カット • 60cm以下のmトラックをカット • 加速器起源のガンマ・バックグラウンドを除去 • En<0.4GeVのイベントを落としているが、 ~0.6GeVのイベントに対しては影響なし バックグラウンド recEn分布 (L<60cm) mトラック長分布 L < 60 cm 60cm 0.8 0 0.4 cm recEn (GeV) 0 200 100

  9. Data NC CCmp CC1p CCQE recEn & Vertex分布 トラック長・カット後のrecEn分布 トラック長・カット後En,vertex分布はデータとMCで合っている トラック長・カット後のvertex分布 NC : ~20% -50 -150 50 150 x方向 cm 0.8 0 0.4 recEn (GeV) -50 -150 50 150 y方向 • En>0.3GeVのイベントが得られた。 • SciBarストップ・イベントにはNCが • ~20%含まれている • (MRDサンプル：~2%) • NCのカットまたは混入量の評価が必要 cm -200 240 320 360 z方向 cm

  10. まとめ • K2K実験では~0.6GeVの低エネルギー領域で振動の効果が最大となる • 低エネルギー・スペクトル測定のためにSciBar内でmが止まるサンプルを用いた。 • recEnのエネルギーを0.3GeVまで下げることが出来た。 • SciBarストップ・イベントには~20%のNCが含まれており、カット又は混入量の評価が必要

  11. スペクトル解析の手順 CCQE反応 • En は(pm,qm)によって再構成される • nonQE反応とでは(pm,qm)分布に差が生じる (pm,qm)分布の違いを用いてCCQEとnonQEの数の重みを評価 MCテンプレート nonQEサンプル CCQEサンプル • MCの(pm,qm)テンプレートをCCQEとnonQEの２つのサンプルに分ける • データの(pm,qm)分布をMCテンプレートでc2フィット • CCQEとnonQEの比をRQE/nonQEパラメータで評価 En<0.5GeV *F(1) 0.5<En<0.75GeV *F(2) ・・・ ・・・

  12. スペクトル解析の手順 データ • (pm, qm)分布を作成 MC • CCQEとnonQEの２つのサンプルに分割 • ２つのサンプルをEnの8つのビンに分割 • ２つのサンプルで各Enビンに対して • (pm, qm)分布(MCテンプレート)　を作成 MCテンプレート nonQEサンプル CCQEサンプル En<0.5GeV *F(1) • MCテンプレートでc2フィッティング • 各EnビンのフラックスをF(i)の重み(i=1~8)でフィット • CCQEとnonQEの比をRQE/nonQEパラメータで評価 0.5<En<0.75GeV *F(2) ・・・ ・・・

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