Transcript Document
Feb. 28th, 2008 @Japan-US Review 長基線ニュートリノ実験のための 基礎データ収集および測定器開発 SciBooNE(FNAL E954) +T2K MUMON R&D(FNAL T968) 中家 剛 (京大理) 1 Outline 1. 2. 3. 4. SciBooNE (FNAL E954) 紹介 T2K MUMON R&D (FNAL T968) 紹介 H19年度報告 H20年度計画 1. SciBooNE data taking and Analysis 2. Shutdown of Experiments 5. 展望 • Back-Up 2 1. SciBooNE（FNAL E954)紹介 A dedicated experiment to measure the neutrino and anti-neutrino cross sections at the FNAL Booster Neutrino Beam line. SciBooNE Collaboration (~70 physicists) Spokespeople: T. Nakaya (Kyoto) and M. Wascko (Imperial) 3 MiniBooNE beamline SciBar Decay region MiniBooNE Detector 50 m 440 m • Precision study of neutrino cross sections for T2K. • Anti-neutrinos – Unexplored physics territory and important for CP study in T2K-II. • MiniBooNE near detector. K2K-SciBar + FNAL-BNB – Well developed Detector – Most intense low energy neutrino beam. Flux (normalized by area) 100 m T2K SciBooNE K2K 1 2 En (GeV) 4 Neutrino Physics Search for short baseline n oscillation. • Several New Results • Several Ph.D. n cross-sections n interaction MC SciBooNE n beam flux • n m ,n e T2K Detector R&D for T2K • MPPC, fiber, scintillator, …. MiniBooNE • A help to check the MiniBooNE results. • Exciting playground with the new detectors 5 6 2. T2K MUMON R&D（FNAL T968)紹介 • FNAL NuMI beam line (for MINOS) にT2K ミュー オンモニタープロトタイプを設置して長期試験へ。 HERE 7 3. H19年度報告 • We started taking data. POT for Anti-n • SciBooNE data – Anti-n from June 2007 • 5.451019 protons – n from October 2007 • 6.7 1019 protons • T968 data (NuMI) – From Nov. 2007 8 Anti-n events 9 # n events Protons 10 n run (from Oct.) 11 T2K MUMON R&D（FNAL T968) • T2K ミューオンモニタープロトタイプをNuMIに設置。 12 T968 • T2K MUMONの安定性を実証。 13 平成19年度日米研究費実施状況 • 物件費（1,800万円） – FNALで執行 （1,400万円） • • • • • オンラインDAQ オフラインコンピュータ&FNAL常駐者の端末 データ保存用ディスク T2K MUMON運送費（米国側）＋設置費 レンタカー – 日本で執行 （400万円） • • • • 読み出しエレキの改良<= FNALのReviewからの要求。 光電子増倍管予備 T2K MUMON試作機運送費（日本側） T2K MUMON試作機（半導体測定器）購入 • 日米旅費（500万円）＋学振2国間（ ~250万円） 以下のメンバーがSciBooNE実験シフトとT968実験のためFNAL出張 – （京大）中家*、横山* 、平出%、栗本%、中島%、松岡、久保、五味、黒澤、 大谷、Daniel、（東大宇宙線研）早戸* 、三塚 （東工大）宮地* 、武居% • SciBooNE FNAL常駐組み • *：スタッフ、+：研究員、%:博士院生 14 4. H20年度計画 • 物理ランの継続 – 冬前(10～11月頃？)に目標POTを達成予定。 – T2K MUMONテストもそれまで継続。 • 最初の物理結果を発表する。 – 夏のICHEP2008が目標。 • 実験終了後、測定装置（SciBar Detector）の ShutDownと装置の日本への返送 – 主にKEKから借用している物品返還 • • • • SciBarエレクトロニクス モジュール類 マルチアノードＰＭＴ クレートとラック 15 物理ラン (2007年6月～2008年秋） • ニュートリノ反応断面積測定 ~1×1020 陽子で160,000n反応を観測。 – T2K実験のために重要。 – 精度を改善し、ユニバーサルなニュートリノ反応シミュレーションコー ド（NEUT）を改良・開発する。 • 様々なニュートリノ実験（加速器ν、大気ν実験）で利用可能。 – MiniBooNE実験と組み、Short Baseline n Oscillation Search (Sterile neutrinos?) • 反ニュートリノ反応断面積測定 ~1×1020 陽子で26,000anti-n反応を観測。 – 将来ニュートリノ振動でCPを測定する実験の基礎データ。 • 注：１GeV以下の反ニュートリノ断面積のデータが無い。１GeV以上にお いても精度が悪い。 – データが無いので、予想しえない物理現象発見の可能性。 • 原子核効果： nm→nm disappearance： sterile neutrinos? 16 Status of Analysis (real n data) Muon Angle (degree) Data/MC Muon Momentum (GeV/c) Data/MC ???Physics??? 17 Reconstructed n energy Data/MC Reconstructed Q2 Data/MC 18 Dqp: CC-QE/nQE selection PID by dE/dx (cosmic ray data) Non m-like QE m-like nQE 19 Analysis is on-going • K. Hiraide (Kyoto D3) – CC-1p cross section • Y. Kurimoto (Kyoto D2) – NC-p0 cross section • Y. Nakajima (Kyoto D2) – Search for nm disappearance with SciBooNE and MiniBooNE • Takei (Tokyo-Tech D2) – NC Elastic cross section • + Several foreign Ph.D. students We aim to show the first preliminary results at ICHEP2008. 20 平成20年度 日米計画 • 物件費要求（1,096万円） – 計算機資源（保守・増強）： ~500万円 – SciBooNE&T968 Shutdown経費： ~500万円 • 備品のKEKへの返還 – その他： ~100万円 • 旅費要求（~500万円） – 今年一杯（10~11月まで）の物理ラン • 日本人研究者総勢17名のシフト旅費 – 実験終了後の測定器解体＆日本への物品搬送を手掛け るマンパワー 21 End of RUN (Prediction) GOAL (21020 POT) 22 4. 展望 • 平成20年度は収穫の年。 – 最初の物理結果。 – 実験終了と装置解体。 • 2009年4月T2K実験開始に向けて – T2K実験に必要なニュートリノ反応断面積の結果を早期にまと める。 – SciBooNE実験の終了。 – T968実験を元に、T2Kの本番MUMONを作製。 23 Back-Up 24 FNAL BNB （2E20 protons for SciBooNE） K2K-SciBar Data: ~0.2E20 protons p-,Kp+,K+ n p From BNL-E910 p Be p+X Cross Section n Log scale Relative neutrino fluxes Beam Simulation nm nm ne En (GeV) pbeam Final HARP results is coming. 6.7E20 Protons/3 years 6 3 0 25 List of Physics objects • Measurements – – – – – – – – n（現状） CC-1p cross section CCQE s,MA measurement NC p0 measurement Search for CC coherent p Search for NC coherent p0 Search for radiative Delta decay (n+Nm+N’+g) 改善へ Intrinsic ne flux for BNB (nmne appearance search) Un-oscillated Fns for BNB (nmnm disappearance search) Anti-n（現状） 26 n run CC Event Selection with MRD matching m Dqp Pm qm Observed second track Expected direction assuming CCQE 1 track ~13,500 events QE~67% Pm qm 2 track QE ~1,970 events QE~76% CC-QE CC-1p CC-coh. p CC-multi p Pm qm 2 track non-QE ~2,360 events CC-1p~49% 27 BNB Anti-n Beam n n n+pm++n n QE: ~80% n BG: ~7% n+nm-+p n QE: ~80% SciBooNE can select pure anti-n events. (MB cannot do). 28 + CC-1p SciBooNE measurement En distribution for CC-1p+ p p m Final state m,p,p m,n,p No pion (nucl. effect) SciBar has the ability to separate the final state m m p p p p Clear event-by-event final-state tagging! Sensitive to the nuclear effect m 29 0 NC-1p SciBooNE measurement NC-1p0 event display p0 detection efficiency as a function of Pp0 Emitted p0 • Good efficiency for high-momentum p0 p0s are detected as two shower-like tracks in SciBar p0 efficiency • Reconstructed p0 ~800events Additional vertex activity can separate n+pn+p+p0 from n+nn+n+p0 30 Identifying CC Events (w/MRD) w/ vertex activity cut m Dqp Observed second track Pm qm Expected direction assuming CCQE Pm CC-QE CC-1p CC-coh. p CC-multi p nm BG qm 1 track ~9,300 events QE~80% nm BG=7% 2 track QE ~910 events nm BG~80% Pm qm 2 track non-QE ~1,700 events nm BG~56% CC-1p~21% 31 CC-coh. p~15%