中距離原子炉実験による軽いステライルニュートリノの探索

中距離原子炉実験による軽いステライルニュートリノの探索中距離原子炉実験による軽いステライルニュートリノの探索 • M1 清水沙也香

ステライルニュートリノの探索 • ステライルニュートリノとは一部のGUTに登場し、重力のみと相互作用する第四のニュートリノ • 軽いステライルニュートリノ(~1eV)はLSND実験の結果を解釈するために用いられた • MiniBooNE実験はステライルニュートリノの存在は確認できないと発表したが、宇宙論や低エネルギー太陽データの異常からも存在が示唆されており、いくつかのステライルニュートリノ探索実験がproposalされている • 原子炉実験(Double Chooz, Daya Bay, RENO)の結果から軽いステライルニュートリノの存在の可能性を示すことができるかもしれない 2

三世代の振動を考慮した解析 • θ12の影響が現れないよう短いベースラインを設定すると、反電子ニュートリノの生存確立は • 原子炉ニュートリノの検出にはIBD(inverse beta decay)過程を用いる L~1km MINOS実験の測定結果よりΔm132=2.32×10-3 E~数MeV 3

Double Chooz Official sin22θ13 = 0.109+/-0.055 at 2.9σ C.L. sin22θ13 = 0.115+/-0.037 4

Daya Bay Official near : EH1(AD×2), EH2(AD×1)far : EH3(AD×3) sin22θ13 = 0.092+/-0.021 at 5.2σ C.L. sin22θ13 = 0.091+/-0.014 5

RENO Official sin22θ13 = 0.113+/-0.032 at 4.9σ C.L. two detector(near and far) sin22θ13 = 0.110+/-0.024 6

各実験グループと本解析の結果 • Δχ2 = χ2-χ2min 7

四世代の振動を考慮した解析 • 単純に標準理論にステライルニュートリノを追加した(3+1)lightモデルを考える • L~1km,E~数MeVとし、Δm212は無視する • 反電子ニュートリノの生存確率は ( ) Δm422=Δm412-Δm212 Δm432=Δm412-Δm312 8

四世代の振動を考慮した解析 • ニュートリノの生存確率 vs L/E[m/MeV] • 3ν Framework • Large Δm241 • Bestfit (3+1)light for DChooz • Bestfit (3+1)light for combined 9

Double Chooz in (3+1)light Model sin22θ13=0.036, sin22θ14=0.129, Δm241=0.027eV2 • (3+1)lightモデルを考慮することでFitの精度が向上 • 特にL/E=210–233(m/MeV)に対応する3.7-4.2MeVの領域で良く一致 10

Double Chooz in (3+1)light Model 11

Conbined in (3+1)light Model 12

Conclusion • 軽いステライルニュートリノはLSND実験の結果を解釈するために用いられたが、宇宙論や低エネルギー太陽データの異常によっても存在が示唆されている • 原子炉実験の結果に軽いステライルニュートリノを含む:(3+1)lightモデルがどのような影響を与えるか調査した • Double Chooz, Daya Bay, RENOの結果からbest fit : sin22θ13=0.074, sin22θ14=0.059, Δm241=0.027eV2を得た • Daya Bay, RENOは統計量の増加により、ステライルニュートリノのパラメータをより確かにすることが期待される • Double Choozは前置検出器が完成することにより、Eprompt3~4MeVの特異な点ついてよりはっきりさせることが期待される 13

中距離原子炉実験による 軽いステライルニュートリノの探索