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T2K実験が反ミューニュートリノ消失現象に関する初めての測定結果を発表

5月 19, 2015

2015年5月18日、T2K実験グループは、高エネルギー加速器研究機構(KEK)のセミナーにおいて、反ミューニュートリノ消失現象に関する初めての測定結果を発表しました。この結果は、2014年5月から2015年3月までに取得したデータを解析して得られたものです。 この間、T2K実験は反ミューニュートリノビームモードで運転を続けてきました。もし反ニュートリノ振動が無い場合には、スーパーカミオカンデ後置検出器において59.8事象の観測が期待されました。しかし実際には17事象のみが観測され、またそれらは反ミューニュートリノが反タウニュートリノに振動することよって期待される“消失現象”とよく合致しました。 さらに、T2K実験では今回の新しい結果を以前のミューニュートリノ消失現象の結果と比較しましたが、これらの振動の振舞いにおいてニュートリノと反ニュートリノで違いは見られませんでした。 下の図は、T2K実験で得られた反ミューニュートリノ振動パラメーター sin2θ23 と Δm232 のベストフィット値と、68%および90%信頼水準の許容範囲を示しています。前者のパラメーターは振動する反ニュートリノの割合を示し、後者のパラメーターは2種類の反ニュートリノの間の質量2乗差を表します。T2K実験の測定は、反ニュートリノ振動確率のパラメーター sin2θ23 において世界最高精度を達成しています。

J-PARCでT2K実験が 1×1021 POT を達成

3月 26, 2015

本日(2015年3月26日)15時25分、J-PARC加速器はT2K実験に対し、1×1021個の陽子をニュートリノ生成標的に照射するというマイルストーンを達成しました。(POT = protons on target) この素晴らしい成果を可能にしてくれたJ-PARCの諸関係者の方々に深く感謝いたします。 茨城県東海村のJ-PARCで生成された陽子がグラファイト製標的に照射されると、生成物の中に荷電パイ中間子が生成されます。これらのパイ中間子は、連続して並べられた3台のホーン電磁石を通り抜ける間に、正電荷のパイ中間子または負電荷のパイ中間子のどちらか一方が選択的にT2K実験の2つの検出器が置かれている方向に収束されます。正電荷のパイ中間子はすぐにミューニュートリノと反ミューオンに、負電荷のパイ中間子は反ミューニュートリノとミューオンに崩壊します。このことは、ホーン電磁石に流れる電流の向きを変えることで、T2K実験ではほぼミューニュートリノからなるビームか、またはほぼ反ミューニュートリノからなるビームのどちらかを選択できることを意味しています。(ミューオンや反ミューオン、および崩壊せずにビーム中に残留しているパイ中間子は標的から約100 m下流に設置されているグラファイト製ビームダンプで止められます。) J-PARCからT2K実験に送られる標的照射陽子数は、T2K実験がどれだけのデータを取得したかを表しています。T2K実験は2010年1月に物理データの取得を開始し、2014年5月までニュートリノビームモードでデータ取得を続けてきました。その後は反ニュートリノビームモードでのデータ取得を続けています。1×1021個の数は、2010年1月から今日までT2K実験に送られた標的照射陽子数の両方のモードでの合計数を表しています。

小林隆氏が読売ゴールド・メダルを受賞

3月 25, 2015

ミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象を発見した功績に対して、小林隆氏が読売ゴールド・メダルを受賞されました。小林氏は高エネルギー加速器研究機構(KEK)教授で、大強度陽子加速器施設(J-PARC)素粒子原子核ディビジョン長を務めています。 2013年7月、T2K実験グループはミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象の発見を発表しました。T2K実験では、茨城県東海村でミューニュートリノを生成し、295km離れた後置検出器スーパーカミオカンデに送られます。この発表は、スーパーカミオカンデにおいて28個の電子ニュートリノ事象が観測されたことを受けて行われました。 読売ゴールド・メダルは1995年から毎年表彰が行われています。この賞は科学研究および技術革新に目覚ましい貢献を行った研究者3名に毎年贈られています。贈賞式は2015年4月16日、東京千代田区の読売新聞本社で行われます。 受賞、おめでとうございます。

小林隆氏、中家剛氏、塩沢眞人氏が戸塚洋二賞を受賞

3月 25, 2015

ミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象を発見した貢献に対し、小林隆氏、中家剛氏、塩沢眞人氏に戸塚洋二賞が授賞されました。小林隆 高エネルギー加速器研究機構(KEK)教授は大強度陽子加速器施設(J-PARC)素粒子原子核ディビジョン長を務めています。中家剛 京都大学教授はT2K実験のスポークスパーソンを務めており、塩沢眞人 東京大学宇宙線研究所教授はT2K実験解析グループの指導的役割を担っています。 2013年7月、T2K実験グループはミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象の発見を発表しました。T2K実験では、茨城県東海村でミューニュートリノの生成を行っており、2010年1月には物理データの取得を開始しました。ニュートリノビームは295km離れた後置検出器スーパーカミオカンデに送られています。発表の時点までに、28個の電子ニュートリノ事象の候補がスーパーカミオカンデで観測されました。このことは、ニュートリノの検出地点において、その生成地点でのフレーバーとは異なる特定のフレーバーを持つニュートリノが明らかに出現する現象が疑いの余地なく観測されたために、極めて重要な物理学上の発見となりました。この発見はまた、レプトンセクターでのCP対称性の破れを探索することが可能であることを明らかにしました。レプトンセクターでのCP対称性の破れは、自然科学における最も深遠な謎の1つである、宇宙での物質と反物質が非対称に存在することを理解するための決定的な鍵となる可能性があります。 戸塚洋二賞は、ニュートリノ物理学および非加速器素粒子物理学分野における発展に目覚ましい貢献をした研究者に対し毎年贈られています。この賞は、ニュートリノ物理学において、太陽ニュートリノおよび大気ニュートリノの振動現象の発見を含む素晴らしい業績を残された戸塚洋二氏を記念して2009年に設立されました。 今回の受賞、本当におめでとうございました。

小林隆氏と中家剛氏が仁科記念賞を受賞

11月 24, 2014

ミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象を発見に導いた貢献に対し、小林隆氏と中家剛氏に2014年の仁科記念賞が授賞されました。小林隆 高エネルギー加速器研究機構(KEK)教授は、T2K実験の実験代表者を務めており、中家剛 京都大学教授は、2009年から2013年までT2K実験の物理解析総責任者を務めました。授賞式は2014年12月5日、東京會舘で行われました。 ミューニュートリノから電子ニュートリノへの振動現象の発見は、2013年7月にT2K実験グループによって発表されました。T2K実験では、茨城県東海村にある実験施設でミューニュートリノビームが生成され、そこから295km離れた岐阜県飛騨市のスーパーカミオカンデ検出器まで送られます。この発表は、スーパーカミオカンデにおいて28個の電子ニュートリノ事象の候補が見つかったことを受けて行われました。このことは、ニュートリノの検出地点において、その生成地点でのフレーバーとは異なる特定のフレーバーを持つニュートリノが明らかに出現する現象が疑いの余地なく観測されたために、極めて重要な物理学上の発見となりました。この発見はまた、レプトンセクターでのCP対称性の破れを探索することが可能であることを明らかにしました。レプトンセクターでのCP対称性の破れは、自然科学における最も深遠な謎の1つである、宇宙での物質と反物質が非対称に存在することを理解するための決定的な鍵となる可能性があります。 仁科記念賞は、毎年、原子物理学や原子核・素粒子物理学の分野において重要な成果をもたらした若手研究者に送られます。この賞は、ウラン237の発見や、光子と自由電子の散乱断面積を与えるクライン・仁科の公式を著した業績を持つ優れた日本人物理学者である仁科芳雄博士(1890-1951)を記念して作られました。 今回の仁科記念賞受賞、本当におめでとうございます。

T2K実験が反ニュートリノビームで最初のイベントを観測

6月 13, 2014

T2K実験グループは、2014年5月26日、J-PARCハドロンホールの放射線事故による1年間のシャットダウンを終え、実験データの取得を再開しました。この再開に向けて何ヶ月にもわたって尽力いただいたJ-PARCの諸関係者方々には、心から感謝の意を表します。ビームラインコミッショニングを行った間に、J-PARCで作られた反ニュートリノビーム(日本で最初の反ニュートリノビーム)がT2Kビームラインに送られました。さらに、2014年6月8日、T2Kビームラインが反ニュートリノビームモードで運転されている間に、最初のfully-contained事象が、T2K後置検出器であるスーパーカミオカンデで観測されました。(下図のイベントディスプレイを参照) 反ニュートリノビームモード時にスーパーカミオカンデで観測されたイベント T2K実験では、陽子ビームをグラファイト(炭素)標的に衝突させてニュートリノビームを作ります。この陽子と炭素原子核の衝突で多くのパイ中間子が生成されますが、パイ中間子には正の電荷を持つものと負の電荷を持つものの両方があります。パイ中間子は3台の電磁ホーンを通り、磁場によって運動方向を曲げられます。電磁ホーンの電流の向きを変えることで、スーパーカミオカンデに向けて放たれるパイ中間子のうち、正の電荷を持つものを収束させたり、逆に、負の電荷を持つものを収束させたりすることができます。正の電荷を持つパイ中間子は、すぐにミューニュートリノと反ミューオンに崩壊します。一方、負の電荷を持つパイ中間子は反ミューニュートリノとミューオンに崩壊します。このことは、T2K実験では、電磁ホーンの電流の向きを変えることにより、ほぼミューニュートリノからなるビーム、あるいはほぼ反ニュートリノビームからなるビームのどちらかを選べることを意味します。(ミューオン、反ミューオン、および残留パイ中間子は、標的の約100メートル下流に設置されたもう1つのグラファイト層によって止められます。) 反ニュートリノの振動を、ニュートリノの振動と比較することによって、科学における最も深遠な謎の1つを解く手掛かりを得ることができるかもしれません。その謎とは、ビッグバンにより宇宙の始めに同量の物質と反物質が生成されたと信じられているにも関らず、なぜ現在の宇宙は全て物質だけで成り立っているように見えるのか、ということです。ニュートリノ振動と反ニュートリノ振動の違いがこの答えを与えてくれる可能性があり、もしその違いが実際に存在すれば、CP対称性の破れと呼ばれる現象の1つの例になります。今回の反ニュートリノビームモードにおけるデータ取得開始の成功は、レプトンセクターでのCP対称性の破れを探る旅の始まりを告げるものです。 反ニュートリノビームモードでのデータ取得のもう1つ目的は、反ミューニュートリノの反応断面積の測定を行うことです。

T2K実験ビームグループが2013年度諏訪賞を受賞

12月 25, 2013

T2K実験ニュートリノビームグループが、高エネルギー加速器科学研究奨励会から2013年度諏訪賞を受賞されました。受賞の理由は、世界最大強度のニュートリノビーム施設の建設と運転によって電子ニュートリノ出現現象の発見に貢献したことです。当ビームグループは、J-PARCメインリングから引き出された陽子ビームをモニターし、ニュートリノ生成標的や電磁ホーン、崩壊領域へ導く装置の設計・運転・保守に責任を持って貢献しています。おめでとうございます。

T2K実験共同研究者の市川温子博士が第1回湯浅年子賞を受賞

12月 25, 2013

自然科学において顕著な研究成果を挙げた女性研究者に対して贈られる「第1回 湯浅年子賞」の受賞者に、京都大学の市川温子准教授が選ばれました。この賞は湯浅年子博士(1909-1980)を記念して設立された賞で、博士はフランスのコレージュ・ド・フランス原子核化学研究所およびオルセー研究所において物理学に優れた功績を残しました。市川准教授は、T2K実験での電子ニュートリノ出現現象の観測における重要な功績を認められて受賞されました。おめでとうごさいます。

ミューニュートリノが電子ニュートリノへ転換することを決定的に示す論文をT2K実験グループが発表

12月 3, 2013

T2K国際共同実験グループは、高純度のミューニュートリノビームがJ-PARC加速器施設からスーパーカミオカンデ地下ニュートリノ検出器までの295kmの距離を飛行する間に、電子ニュートリノが出現することを確実に観測したことを報告する論文を発表しました。もしこのタイプの振動現象が無かった場合に期待される事象数4.92±0.55に対し、実際には電子ニュートリノ事象が28回観測されました。この結果はニュートリノ振動が無いという仮定を7.3σの統計的有意性をもって棄却します。つまり、もし純粋にバックグラウンドのみで今回観測されたような多くの事象を観測するとすれば、その確率は0.00000000001よりも小さいということになります。したがって、T2K実験グループが発表した新しい論文は、ミューニュートリノビーム中に電子ニュートリノが出現する事象の存在を決定的に確立しました。このニュートリノ振動現象を記述するパラメーターに対して、T2K実験は δCP=0 (詳しい情報はニュートリノQ&Aをご覧ください。) を仮定した場合、sin2(2θ13) のベストフィット値として、質量階層状態が“順階層”の場合 0.140+0.038-0.032、“逆階層”の場合 0.170+0.045-0.037 を報告しました。今回発表された結果は、2010年1月から2013年5月までに取られたデータを解析して得られました。この間にJ-PARCの陽子ビーム強度は着実に向上し、パルス当たりの陽子数が1.2×1014個という世界記録を伴い220kWの連続運転を達成しました。

T2K実験、最新結果によって電子ニュートリノ出現現象の存在を明らかに!

7月 19, 2013

Electron-neutrino candidate in Super Kamiokande

T2K実験国際共同研究グループは、本日、ストックホルムで開催中の欧州物理学会において、ミューニュートリノが飛行中に電子ニュートリノへ変化する電子ニュートリノ出現現象が存在することを示す決定的な測定結果が得られたことを発表しました。同研究グループは…

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