Microsoft PowerPoint - okamura.ppt[読み取り専用]

T2KK

T2KK

の物理的可能性

の物理的可能性

an extension of the

an extension of the

T2K

_T2K

neutrino oscillation

_{neutrino oscillation}

experiment with a far detector in Korea

experiment with a far detector in Korea

岡村直利

岡村直利

(

(

京大・基研

京大・基研

)

)

関西セミナーハウス（

関西セミナーハウス（

2007/03/17

2007/03/17

）

）

based on hep-ph/0504061 [Phys.Lett.B637,266 (2006)] hep-ph/0607255 hep-ph/0611058 with 萩原薫，泉田賢一（KEK,総研大）

2/23

T2KK

T2KK

の注目度

の注目度

„ „

２００５年１１月１８日、１９日

２００５年１１月１８日、１９日

„ „ _KIASKIAS（韓国）（韓国） „ „ _{http://newton.kias.re.kr/~hepph/J2Khttp://newton.kias.re.kr/~hepph/J2K} „ „

２００６年０７月１３日、１４日

２００６年０７月１３日、１４日

„ „ _SNUSNU（韓国）（韓国） „ „ _{http://t2kk.snu.ac.kr/http://t2kk.snu.ac.kr/} „ „

２００７年

２００７年

夏

夏

„ „ 日本（？）日本（？） „ „

実施されるかは不定

実施されるかは不定

„ „

多くの人が興味を持っている。

多くの人が興味を持っている。

目次

目次

„

„

_{Short Review}

_{Short Review}

„

„ 今日まで、そして、残された課題今日まで、そして、残された課題

„

„

_T2KK

_T2KK

„

„ _{JJ--PARC, SK, and KoreaPARC, SK, and Korea}

„

„

最適地

最適地

„

„ 質量階層性質量階層性_{, CP phase, octant,, CP phase, octant,}

„

Short Review

Short Review

Parameters (3gene.)

Parameters (3gene.)

„

„

neutrino masses

_{neutrino masses}

„

„

_m

_m

₁₁

_m

_m

_{2 2}

_m

_m

₃₃

„

„

flavor mixing angles

_{flavor mixing angles}

„ „

θ

θ

_{12 12}

θ

θ

_{23 23}

θ

θ

₁₃₁₃ „ „

CP phase

_{CP phase}

„ „

δ

δ

„

„

Majorana phases

_{Majorana phases}

„ „

φ

φ

₁₁

φ

φ

₂₂

Neutrino Physics

Neutrino Physics

7/9 parameters

7/9 parameters

„

„

squared

_squared

-

_-

differences

_differences

„

„

δ

δ

_m

_m

22₁₂₁₂

δ

δ

_m

_m

22₁₃₁₃

₍

≡m

2₃

_-m

2₁

₎

„

„

flavor mixing angles

_{flavor mixing angles}

„ „

θ

θ

_{12 12}

θ

θ

_{23 23}

θ

θ

₁₃₁₃ „ „

CP phase

_{CP phase}

„ „

δ

δ

„

„

Majorana phases

_{Majorana phases}

„ „

_nothing

_nothing

Neutrino Oscillation

Neutrino Oscillation

6 parameters

6 parameters

6/23

現状

現状

solar neutrino (SK,SNO), reactor (KamLAND) 物質効果の有効利用

full

100%

full

100%

(

₄₅o

)

07 . 0 0.84 2 sin 12 12 2 < ± =

θ

θ

(

)

(

0

)

eV 10 6 . 0 3 . 8 2 12 2 5 2 12 > × ± = − m m

δ

δ

atmospheric neutrino (SK), long-baseline (K2K) 振動確率が偶関数

half

50%

half

50%

(

₄₅o ₅o

)

00 . 1 96 . 0 2 sin 23 23 2 ± = − = θ θ

(

)

(

絶対値だけ

)

2 3 2 13 2.5 0.5 10 eV − × ± = m δ

reactor neutrino exp.(CHOOZ) 将来的に測定されるだろう。

non

0%

non

0%

(

上限値だけ

)

16 . 0 2 sin2

θ

₁₃ < ) ( MNS 未知量

δ

もしも

もしも

_“

_“

_inverted

_inverted

_”

_”

なら

_なら

„

量子補正が無視できない

„

_{Effective mass of 0}

ν

₂

β

_decay

3 2 2 3 3 2 2 2 2 1 1 ϕ ϕ i e i e e ee

m

U

m

U

e

m

U

e

m

=

+

−

+

− 2 ϕ 2π π 0 sin 2 2 θ 12 @10 13 GeV m₃ = 0.0, sin2₂θ 12=1.0 @ MZ [GeV] inverted hierarchy and large tanβ

ϕ₂=π : large mixing angle は量子補正 で変化しない。

ϕ₂=0 : large mixing angle は量子補正 で変化する。

[hep-ph/0005075]

inverted hierarchy + large tan

β

+

ϕ

₂

~0.0

T2KK

T2KK

T2K

T2K

実験

実験

+

+

large detector in

large detector in

韓国

韓国

基本戦略（定性的）

基本戦略（定性的）

(

)

(

)

(

m E

)

L q B A q P ij ij e e e 2 , 1 sin 2 2 sin 1 sin ) 1 ( 2 2 atm 2 13 2 rct 2

δ

θ

θ

ν

ν

_μ ≡ Δ − ≡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ ₊ + + = → π δ θ θ δ θ θ θ π δ θ π δ θ θ θ 13 MNS 2 1 rct 2 sun 2 MNS rct sun 12 rct 13 MNS 2 1 rct 2 13 MNS rct sun 12 rct 2 13 015 . 0 cos 2 sin 10 . 0 1 1 15 . 0 km 1000 29 . 0 sin cos 1 1 sin 2 2 sin 2 2 cos 4 sin 2 sin 10 . 0 1 1 29 . 0 km 1000 37 . 0 2 2 sin 1 1 sin 2 sin 2 2 cos Δ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + − + − ≈ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − + − Δ + − = Δ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + − − Δ ≈ = + − Δ − Δ = q q L q q E aL B q q L En G a q q E aL A e e F e

“matter effect” Ù“base-line length”

_{hep-ph/0602115}

~1st _maximum

10/23

T2K

T2K

のビームは韓国へ

のビームは韓国へ

Off-Axis-Beam (OAB) : 円錐状に広がる

3.0@SK

S-Korea

Super-K

J-PARC

hep-ph/0607255

L=1000-1200km,

θ

=1.0

°-4.0°

L=295km,

θ

=2.0

°-3.0°

on-axis

条件

条件

„

_{fiducial volume (100% efficiency)}

„ _{SK : 22.5 kton Korea : 100 kton}

„

露出時間

„ ５年（1021 _{POT/year ,0.8MW）, T2K-I running time} „ _{anti-neutrino は使わない}

„

基線長と角度

„ _{SK: L=295km with}

θ

_=2.5o _{or 3.0}o

„ _{KR: L=1000-1200 km with}

θ

_=(0.5o _{~ 3.0}o_{) / 0.5}o _step

12/23

Event Number

Event Number

„

_{CCQE event}

„ _{easy reconstruct the neutrino energy} „ _{easy distinguish, e-like,}

μ

_-like

„

ビン切り

„ ビン幅: 200MeV (Fermi motion 80MeV) „ 領域 (#event > 10)

„ _{0.4 - 5.0 GeV for} μ_{-like (SK/Korea)} „ 0.4 - 1.2 GeV for e-like (SK)

„ 0.4 - 2.8 GeV for e-like (Korea)

„

バックグラウンド

„ _{beam contaminationsは含む (another flavor in beam)} „ NC backgroundは含まない (π0!γγ Ù e-shower)

入力値

入力値

„

太陽

„ _sin2₂

θ

= 0.83± 0.07,

δ

m2 = (8.2 ± 0.6) ×10-5 _eV2 „

大気

„ _sin2₂

θ

_{= 1.00Ù0.96,}

δ

m2 = 2.5 ×10-3 _eV2 „

物質密度 （不定性: ±3%）

„

ρ

_{= 2.8 / 3.0 (g/cm}3_{) (SK/Korea)} „

その他（systematic）（不定性: ±3%）

„ _{flux normalization (each species)} „ _{CCQE cross section (}

ν

_{/ anti-}

ν

₎

„ _{fiducial volume (SK / Korea)}

14/23

χ

χ

2

2

_-

_-

_{rule of the game}

_{rule of the game}

_-

-( ) -( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

(

) (

)

_input 2 rct 2 fit rct 2 2 fit sun 2 2 2 5 2 5 fit 2 1 2 2 Kr SK, 2 SK/Kr 2 flavor all , 2 2 : bin : 2 input input fit 2 01 . 0 2 sin 2 sin 07 . 0 83 . 0 2 sin eV 10 6 . 0 eV 10 2 . 8 03 . 0 0 . 1 03 . 0 0 . 1 03 . 0 0 . 1 03 . 0 0 . 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ × × − − + ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − + ⎟⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ = − −

∑

∑

∑

∑

θ θ θ χ ρ ν ν ν ν α α α α β m m f f f f N N N V QE flux e,μ i i i i α

event number

sys. error

parameter error

原子炉実験

Double CHOOZ

問題を解くのに重要

16/23

質量階層性

質量階層性

true : sin22

θ

₁₃ = 0.1 Ù free : fit

δ

= 0.0 Ù free

true

true

:

:

“

“

normal

normal

”

”

fit

fit

:

:

“

“

inverted

inverted

”

”

最適地: L=1000km with 0.5

o

_{and 3.0}

o

_@SK

L

= 1000 km and

θ

= 0.5

o

SK :

θ

= 3.0

o

Seoul

(KIAS)

大田

(KAIST)

hep-ph/0504061

大邱

(LP07)

浦項

(APCTP)

18/23

理由

理由

flux

σ

flux

σ

19/23

CP

CP

位相（

位相（

normal hierarchy

_{normal hierarchy}

）

）

20/23

CP

CP

位相（

位相（

inverted hierarchy

_{inverted hierarchy}

）

）

octant

octant

input : θ<45o _{fit :} θ>45o _{input :} θ>45o _{fit :} θ<45o

nor

inv 0.96

22/23

まとめ

まとめ

„

T2KK

„

_{T2K+ Large Detector (100kton) in Korea}

„

物質効果の大きさ（距離に比例）の違いが決め手

質量階層性、CP位相、octant

„

T2KK + 原子炉実験（Double CHOOZ）

„

質量階層性

₍₃

σ

_{: sin}

2

₂

θ

₁₃

_{~ 0.05)}

„

_CP位相

(±30

o

_{: without anti-neutrino)}

„

_{Octant(0.40Ù0.60) (3}

σ

_{: sin}

2

₂

θ

₁₃

_{~ 0.12)}

thank you for your attention

thank you for your attention