スーパーカミオカンデ - icrr.u-tokyo.ac.jp2014年12月12日...

35
小汐由介 岡山大学 スーパーカミオカンデ (太陽ニュートリノ・超新星ニュートリノ) ニュートリノ国際会議 ボストン 6月3日 宇宙線研究所共同利用研究成果発表会 2014年12月12日

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Page 1: スーパーカミオカンデ - icrr.u-tokyo.ac.jp2014年12月12日 宇宙線研共同利用成果発表会 9 太陽ニュートリノフラックス cose Sun-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2

小汐由介岡山大学

スーパーカミオカンデ(太陽ニュートリノ・超新星ニュートリノ)

ニュートリノ国際会議ボストン 6月3日

宇宙線研究所共同利用研究成果発表会2014年12月12日

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 2

目次

✓太陽ニュートリノ観測- フラックス/昼夜変動/エネルギースペクトル- ニュートリノ振動解析✓超新星ニュートリノ観測

- 超新星爆発ニュートリノ- 超新星背景ニュートリノ探索

• ガドリニウムテスト実験EGADSの現状

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太陽ニュートリノ

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 4

スーパーカミオカンデ(SK)41

.4 m

39.3 m

50000トン水チェレンコフ検出器

Neutrino

Charged particle

Cherenkov light

~1km

~3km ~2km(2700 mwe)

Phase Period Livetime (days)

Fiducial vol. (kton)

# of PMTs

Energy thr.(MeV)

SK-I 1996.4 ~2001.7 1496

22.5

11146(40%) 4.5

SK-II 2002.10 ~2005.10 79122.5 5182

(20%) 6.5

SK-III 2006.7 ~2008.8 548 22.5 (>5.5MeV)13.3 (<5.5MeV) 11129

(40%)

4.5

SK-IV 2008.9 ~ 166922.5 (>5.5MeV)13.3 (4.5<E<5.5) 8.8 (<4.5MeV)

11129(40%) 3.5

(For Solar neutrino analysis)

total 4504 days

Kamioka mine Japan

ID

OD

(coverage) (Kinetic energy)

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

✓太陽方向が観測可能✓時間変動が観測可能

- 昼夜での変動- 季節での変動✓エネルギースペクトルの精密測定

5

ν+ e- → ν+ e-Typical event

SKでの太陽ニュートリノ観測

ID

OD

電子との弾性散乱

Ee = 8.6 MeV (kin.)cosθsun = 0.95 全てのニュートリノと反応

νe + 0.154(νµ+ντ)

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

10 -1 1 1010

-210

-11

10

10 210 310 410 510 610 710 810 9

10 10pp 7Be pep CNO 8B Hep

i Energy in MeV

P ee

MSW 効果を直接見る

6

Physics motivation

sin2(O12)=0.304±0.013 6m221=(7.44+0.20

-0.19) 10-5eV2sin2(O12)=0.310+0.014

-0.015 6m221=(4.86+1.44

-0.52) 10-5eV2sin2(O12)=0.309+0.040

-0.029 6m221=(7.49+0.21

-0.19) 10-5eV2

6m

2 21 in

eV2 x10-5

123456789

101112131415161718

2 4 6 81m 2m 3m

6r2sin2(O12)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

2468

1m

2m

3m

6r2

1%

2%

3%

4%5%10%

フラックスの昼夜変動

Expected(day-night)/((day+night)/2)

Regenerate νe by earth matter effect5

エネルギースペクトルの歪み

Super-K can search for the spectrum “upturn” expected by neutrino oscillation MSW effect

Super-K

Vacuum oscillation dominant

Matter oscillation dominant

-1%

-2%-3%-4%

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最新結果

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Neutrino 20143rd June, 2014 8

First Indication of Terrestrial Matter Effects on Solar Neutrino Oscillation

A. Renshaw,7,† K. Abe,1,29 Y. Hayato,1,29 K. Iyogi,1 J. Kameda,1,29 Y. Kishimoto,1,29 M. Miura,1,29 S. Moriyama,1,29

M. Nakahata,1,29 Y. Nakano,1 S. Nakayama,1,29 H. Sekiya,1,29 M. Shiozawa,1,29 Y. Suzuki,1,29 A. Takeda,1,29 Y. Takenaga,1

T. Tomura,1,29 K. Ueno,1 T. Yokozawa,1 R. A. Wendell,1,29 T. Irvine,2 T. Kajita,2,29 K. Kaneyuki,2,29,* K. P. Lee,2

Y. Nishimura,2 K. Okumura,2,29 T. McLachlan,2 L. Labarga,3 S. Berkman,4 H. A. Tanaka,4,31 S. Tobayama,4 E. Kearns,5,29

J. L. Raaf,5 J. L. Stone,5,29 L. R. Sulak,5 M. Goldhabar,6,* K. Bays,7 G. Carminati,7 W. R. Kropp,7 S. Mine,7 M. B. Smy,7,29

H. W. Sobel,7,29 K. S. Ganezer,8 J. Hill,8 W. E. Keig,8 N. Hong,9 J. Y. Kim,9 I. T. Lim,9 T. Akiri,10 A. Himmel,10

K. Scholberg,10,29 C. W. Walter,10,29 T. Wongjirad,10 T. Ishizuka,11 S. Tasaka,12 J. S. Jang,13 J. G. Learned,14 S. Matsuno,14

S. N. Smith,14 T. Hasegawa,15 T. Ishida,15 T. Ishii,15 T. Kobayashi,15 T. Nakadaira,15 K. Nakamura,15,29 Y. Oyama,15

K. Sakashita,15 T. Sekiguchi,15 T. Tsukamoto,15 A. T. Suzuki,16 Y. Takeuchi,16 C. Bronner,17 S. Hirota,17 K. Huang,17

K. Ieki,17 M. Ikeda,17 T. Kikawa,17 A. Minamino,17 T. Nakaya,17,29 K. Suzuki,17 S. Takahashi,17 Y. Fukuda,18 K. Choi,19

Y. Itow,19 G. Mitsuka,19 P. Mijakowski,35 J. Hignight,20 J. Imber,20 C. K. Jung,20 C. Yanagisawa,20 H. Ishino,21

A. Kibayashi,21 Y. Koshio,21 T. Mori,21 M. Sakuda,21 T. Yano,21 Y. Kuno,22 R. Tacik,23,32 S. B. Kim,24 H. Okazawa,25

Y. Choi,26 K. Nishijima,27 M. Koshiba,28 Y. Totsuka,28,* M. Yokoyama,28,29 K. Martens,29 Ll. Marti,29 M. R. Vagins,29,7

J. F. Martin,30 P. de Perio,30 A. Konaka,32 M. J. Wilking,32 S. Chen,33 Y. Zhang,33 and R. J. Wilkes34

(The Super-Kamiokande Collaboration)

1Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo, Kamioka, Gifu 506-1205, Japan2Research Center for Cosmic Neutrinos, Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo, Kashiwa, Chiba 277-8582, Japan

3Department of Theoretical Physics, University Autonoma Madrid, 28049 Madrid, Spain4Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, British Columbia V6T1Z4, Canada

5Department of Physics, Boston University, Boston, Massachusetts 02215, USA6Physics Department, Brookhaven National Laboratory, Upton, New York 11973, USA

7Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, Irvine, California 92697-4575, USA8Department of Physics, California State University, Dominguez Hills, Carson, California 90747, USA

9Department of Physics, Chonnam National University, Kwangju 500-757, Korea10Department of Physics, Duke University, Durham North Carolina 27708, USA

11Junior College, Fukuoka Institute of Technology, Fukuoka, Fukuoka 811-0295, Japan12Department of Physics, Gifu University, Gifu, Gifu 501-1193, Japan

13GIST College, Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju 500-712, Korea14Department of Physics and Astronomy, University of Hawaii, Honolulu, Hawaii 96822, USA15High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Tsukuba, Ibaraki 305-0801, Japan

16Department of Physics, Kobe University, Kobe, Hyogo 657-8501, Japan17Department of Physics, Kyoto University, Kyoto, Kyoto 606-8502, Japan

18Department of Physics, Miyagi University of Education, Sendai, Miyagi 980-0845, Japan19Solar Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, Nagoya, Aichi 464-8602, Japan

20Department of Physics and Astronomy, State University of New York at Stony Brook, New York 11794-3800, USA21Department of Physics, Okayama University, Okayama, Okayama 700-8530, Japan

22Department of Physics, Osaka University, Toyonaka, Osaka 560-0043, Japan23Department of Physics, University of Regina, 3737 Wascana Parkway, Regina, Saskatchewan S4SOA2, Canada

24Department of Physics, Seoul National University, Seoul 151-742, Korea25Department of Informatics in Social Welfare, Shizuoka University of Welfare, Yaizu, Shizuoka 425-8611, Japan

26Department of Physics, Sungkyunkwan University, Suwon 440-746, Korea27Department of Physics, Tokai University, Hiratsuka, Kanagawa 259-1292, Japan

28The University of Tokyo, Bunkyo, Tokyo 113-0033, Japan29Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), Todai Institutes for Advanced Study,

University of Tokyo, Kashiwa, Chiba 277-8582, Japan30Department of Physics, University of Toronto, 60 Saint George Street, Toronto, Ontario M5S1A7, Canada

31Institute of Particle Physics, Canada, University of Toronto, 60 Saint George Street, Toronta, Ontario M5S1A7, Canada32TRIUMF, 4004 Wesbrook Mall, Vancouver, British Columbia V6T2A3, Canada33Department of Engineering Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, China

34Department of Physics, University of Washington, Seattle, Washington 98195-1560, USA35National Centre For Nuclear Research, 00-681 Warsaw, Poland

(Received 18 December 2013; published 7 March 2014)

PRL 112, 091805 (2014) P HY S I CA L R EV I EW LE T T ER Sweek ending

7 MARCH 2014

0031-9007=14=112(9)=091805(6) 091805-1 © 2014 American Physical Society

発表論文

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 9

太陽ニュートリノフラックス

Sunecos-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Events/bin

0

5000

10000

15000

20000

25000 SK I ~ IV combined 4504 days

: Data: Best fit: Background

~70k signal events are extracted

8B flux :2.344 ± 0.034 [106/cm2/s]

Year1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

Sun

spot

num

ber

020406080

100120140160180200

Dat

a/M

C(u

nosc

illat

ed)

0.36

0.38

0.4

0.42

0.44

0.46

0.48

0.5

0.52

0.54

stat. only

2+syst.2stat.

太陽活動との相関は見られない

SK-I SK-II SK-III SK-IV

Sun spot number

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 10

3.5MeV解析閾値の実現

Sunecos-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Even

ts/d

ay/k

ton/

bin

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

SK-IV 1668.8 days 3.5 - 4.0 MeV(kin.)Signal = 1047 + 140 - 138(stat.) events

SK-IV 1668.8 days 4.0 - 4.5 MeV(kin.)Signal = 1200 + 90 - 88(stat.) events

@~7.5 σ level3.5-4.0

4.0-4.5

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 Zenithecos-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1

/sec

]2

/cm

610×

Flu

x[i

B S

olar

8

2.25

2.3

2.35

2.4

2.45

2.5

2.55

ALL Day Night11

フラックスの昼夜変動

Earth

θz

Solar best fit

Solar+KamLAND

path exactly through day and night points

SK-I - IV combined(Eth=4.5 MeV for SK-I,III,IV

6.5 MeV for SK-II)statistic error only sin2θ12=0.308

Δm221=7.50x10-5eV2

sin2θ12=0.311Δm221=4.85x10-5eV2

Sun

sin2θ12=0.311Δm221=4.17x10-5eV2

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 12

フラックスの昼夜変動Amplitude fitAmplitude fit Straight calc.

(D-N)/((D+N)/2)Δm221=4.84x10-5 eV2 Δm221=7.50x10-5 eV2Straight calc.(D-N)/((D+N)/2)

SK-I -2.0±1.8±1.0% -1.9±1.7±1.0% -2.1±2.0±1.3%SK-II -4.4±3.8±1.0% -4.4±3.6±1.0% -5.5±4.2±3.7%SK-III -4.2±2.7±0.7% -3.8±2.6±0.7% -5.9±3.2±1.3%SK-IV -3.6±1.6±0.6% -3.3±1.5±0.6% -4.9±1.8±1.4%

combined -3.3±1.0±0.5% -3.1±1.0±0.5% -4.1±1.2±0.8%non-zero significance 3.0σ 2.8σ 2.8σ

(sin2θ12=0.311, sin2θ13=0.025)

ニュートリノ振動の物質効果(地球内部の物質)を初めて直接的に捉えた。

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

4 6 8 10 12 14 16 18 200.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7 Blue:Total uncertaintyRed:Energy-uncor. Sys.

: Energy-cor. Sys.

SK-II Energy Spectrum

4 6 8 10 12 14 16 18 200.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7 Blue:Total uncertaintyRed:Energy-uncor. Sys.

: Energy-cor. Sys.

SK-IV Energy Spectrum

4 6 8 10 12 14 16 18 200.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7 Blue:Total uncertaintyRed:Energy-uncor. Sys.

: Energy-cor. Sys.

SK-I Energy Spectrum

4 6 8 10 12 14 16 18 200.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7 Blue:Total uncertaintyRed:Energy-uncor. Sys.

: Energy-cor. Sys.

SK-III Energy Spectrum

13

エネルギースペクトルD

ata/

MC

(uno

scill

ated

)

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 in MeVkin

E4 6 8 10 12 14 16 18

Dat

a/M

C (u

nosc

illate

d)

0.4

0.42

0.44

0.46

0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

0.6 SK I/II/III/IV LMA SpectrumSK I/II/III/IV LMA Spectrum

14

エネルギースペクトル

(statistic error only)

(total # of bins of SKI - IV is 83) χ2Solar+KamLAND 70.13

Solar 68.14quadratic fit 67.67exponential fit 66.54

All SK phase are combined without regard to energy resolution or systematics in this figure

MSW is slightly disfavored by ~1.7σ using the Solar+KamLAND best fit parameters, and ~1.0σ using the Solar best fit parameters.

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 15

P eeda

y

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Ei in MeV3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.011.012.013.014.015.0

SK+SNOSNO

SK

Solar+KamLAND

Solar

Pee(E�) = c0 + c1

�E�

MeV� 10

�+ c2

�E�

MeV� 10

�2

✓SK and SNO is complementary shape constraints✓MSW is consistent at 1σ

sin2θ12=0.308Δm221=7.50x10-5eV2

sin2θ12=0.311Δm221=4.85x10-5eV2

νeの生存確率

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 16

νeの生存確率

SK+SNO

Borexino (8B)

all solar (pp)

i Energy in MeV

P ee

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

10-1

1 10

Borexino (pep)

Borexino (7Be)

Homestake+SK+SNO

(CNO)

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ニュートリノ振動解析

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

6m

2 in e

V2 x10-5

123456789

101112131415161718

2 4 6 81m 2m 3m

6r2sin2(e)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

2468

1m

2m

3m

6r2

�m221 = 7.54+0.19

�0.18

18

SKのみ

SK

KamLAND

SK+KamLAND

sin2 �12 = 0.312+0.033�0.025

sin2 �12 = 0.339+0.027�0.024

sin2 �12 = 0.322+0.022�0.019

✓SK favors LMA solution > 3σ✓~2σ tension with KamLAND in Δm221

sin2θ13=0.0242±0.0026

The unit of Δm221 is 10-5 eV2

8B flux is constraint by SNO NC data

�m221 = 4.74+1.6

�0.79

�m221 = 7.50+0.19

�0.17

PRD88, 3,033001 (2013)

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

6m

2 in e

V2 x10-5

123456789

101112131415161718

2 4 6 81m 2m 3m

6r2sin2(e)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

2468

1m

2m

3m

6r2

19

全太陽ニュートリノデータsin2 �12 = 0.312+0.033

�0.025

sin2 �12 = 0.311+0.014�0.014

sin2 �12 = 0.308+0.013�0.013

sin2θ13=0.0242±0.0026

KamLANDSolar+KamLAND

Solar

The unit of Δm221 is 10-5 eV2

�m221 = 7.54+0.19

�0.18

�m221 = 4.85+1.4

�0.59

�m221 = 7.50+0.19

�0.18

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超新星ニュートリノ

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 21

超新星爆発ニュートリノ

No detection

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 22

超新星爆発ニュートリノアラームSNアラームの流れ

• アラームメールがエキスパートに送られる

• シフトはDAQや作業の現状を確認

• シフトは確認事項をエキスパートに連絡

• アラームから15分以内にエキスパート会議 – SNであることを確認

• コラボレータに報告 • 世界に情報を発信

12

情報を世界に発信し、 光学観測につなげるには、1分、1秒の短縮でも重要

シフトへのアラーム画面

昨年の成果発表会(池田)

発生後1時間以内に情報発信可能安定して稼働中

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 23

超新星背景ニュートリノ探索

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

1

10

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

10 7

0 10 20 30 40 50 60 70 80Neutrino Energy (MeV)

Neu

trin

o Fl

ux (/

cm2 /s

ec/M

eV)

SRN (Teff=4MeV)SRN (Teff=6MeV)SRN (Teff=8MeV)

SRN (Teff=SN1987A)

atmospheric i–e

reactor i–e

solar 8B i

solar hep i

Horiuchi et al.PRD, 79, 083013 (2009)

予想スペクトル

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 24

GADZOOKS!(Gadolinium Antineutrino Detector Zealously Outperforming Old Kamiokande Super!)

Inverse beta decay

νe!

e+!

p n

γ#

γ#p

Gd

(2.2MeV)

~8MeV

•ΔT~30μsec•Vertices within~50cm

•Gd を SK に溶かす。J.Beacom and M.Vagins,

Phys.Rev.Lett.93(2004)171101•Gdに中性子が捕獲されるとガンマ線(計8MeV)が放出される。•陽電子とガンマ線の同時遅延計測で反電子ニュートリノ事象を同定。

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 25

Gdテスト実証実験 EGADS(Evaluating Gadolinium’s Action on Detector Systems)

目的✓Gd溶解水の透過率✓Gd溶解水の純化✓Gdと純水の混合✓Gdの検出器への影響✓環境中性子の影響等を調べる。

神岡地下施設Super-Kamiokande

50m

Water system

20� PMT

Water transparency m

easurement

New hall (10m(w)x15m(l)x9m(h))

これまでの経緯2009年7~12月 穴掘り2010年6月 200トンタンク完成2011年2月 Gd水循環装置設置2011年7月 光電子増倍管(240本)の較正2013年8月 光センサーの取り付け

200トンタンク

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 26

EGADS実験の現状

現状と予定 • 現在は、純水

– 透過率測定 – 検出器キャリブレーション

• 1月中旬から2月にかけてガドリニウム導入。 – 透過率変化 – 中性子捕獲率 – などなど

• 5月には結果をまとめる。

18

昨年の成果発表会(池田) • 純水においてもGd溶液においても予測以上の透過率低下を観測• タンク内調査によりブラックシート固定用のワイヤに錆を発見✓ この材料は亜鉛メッキした鉄のワイヤだと後に判明。(業者からはSUSとして購入)✓ SK検出器内部には使用されていない部材

• ワイヤを取り除き、検出器内の洗浄を行なった。

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 27

EGADS実験の現状

✓ 取替・洗浄作業(~9月)✓ 純水で循環(10-11月)透過率は安定✓ Gd (最終目標の約1/10) を導入(11月27日)

今後は徐々にGdを増やしていき透過率変化や中性子捕獲率の見積などを進めて行く

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

/Reconstructed/energy/of/Gd/γ�MC : Geant4.9.6 + G4NDL4.2�

115 ppm� COREPMT'(=0.75)'was'determined'by'Ni�

Energy'reconstruc9on'based'on'MC�•  Gd'γ'energy'spectrum'was'observed'•  Energy'reconstruc9on'

–  COREPMT'is'determined'by'Ni'calibra9on'–  Energy'conversion'by'Neff'is'based'MC'electron''

230 ppm�

Reconstruction of energy�

28

中性子線源によるGdγ測定Am/Be

γ

���

Gd 4.4 MeV γ"

BGO ������

241Am → 237Np + α

9Be + α→ 12C + γ(4.4MeV)+ n

Gd γ#

��������500µsec

� �� ���

� �� ���

���� ���

後発信号の再構成エネルギー分布

EGADS

preliminary

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 29

まとめ• 太陽ニュートリノ観測

✓ 約4500日のデータ解析を行なった。特にSK-IV ではバックグラウンドの削減により3.5MeVエネルギー閾値を達成。

✓ 有意な時期変動は見られない。

✓ 昼夜のフラックスの違いを約3.0シグマレベルで観測した。ニュートリノ振動における地球物質効果を初めて観測。

✓ 有意なスペクトルの歪みは見られない。

✓ ニュートリノ振動解析ではΔm2において KamLAND と太陽ニュートリノの最適解では2シグマ程度の離れが見られる。

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 30

まとめ• 超新星ニュートリノ観測

✓ 超新星爆発ニュートリノは観測されていない。超新星アラームは安定して稼働中。

✓ 将来、超新星背景ニュートリノ探索計画 GADZOOKS!に向けた実証実験 EGADSを進めている。

- 改修作業を行なった。Gdもすでに導入済み。今後、実証実験を進めていく。

- 中性子捕獲によるガンマ線スペクトル較正データはシミュレーションを再現している。

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バックアップ

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

Year2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Even

ts/d

ay/k

ton

0

2

4

6

8

10

12

4.0 - 4.5 MeV(kin)

32

SK-IVにおける改善低バックグラウンドの実現

SK-IVSK-III

水システムの改良によりバックグランドを低くキープすることに成功した

系統誤差の削減(4.0-4.5 MeV(kin.))

Total 1.7 % 2.1 %(+3.5, -3.2 % for SK-I)

SourceSK-IV flux

(3.5-19.5MeV)SK-III flux

(4.5-19.5MeV)energy scale +1.14, -1.16% ±1.4%

energy resolution +0.14, -0.08% ±0.2%B8 spectrum +0.33, -0.37% ±0.2%trigger efficiency ±0.1% ±0.5%angular resolution +0.32, -0.25% ±0.67%vertex shift ±0.18% ±0.54%BG event cut ±0.36% ±0.4%hit pattern cut ±0.27% ±0.25%

another vertex cut removed ±0.45%spallation cut ±0.2% ±0.2%gamma cut ±0.26% ±0.25%cluster hit cut +0.45, -0.44% ±0.5%BG shape ±0.1% ±0.1%

signal extraction ±0.7% ±0.7%cross section ±0.5% ±0.5%

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

6m

2 in e

V2 x10-5

123456789

101112131415161718

2 4 6 81m 2m 3m

6r2sin2(e)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

2468

1m

2m

3m

6r2

sin2 �12 = 0.317+0.017�0.027

33

SKとSNO

SKSNO

SK+SNO

sin2 �12 = 0.339+0.027�0.024

sin2 �12 = 0.313+0.014�0.014

✓SNO better in θ12, SK better in Δm221

sin2θ13=0.0242±0.0026

The unit of Δm221 is 10-5 eV2

�m221 = 5.4+2.2

�1.1

�m221 = 4.74+1.6

�0.79

�m221 = 4.86+1.4

�0.62

PRC88, 025501 (2013)

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日

)2eV-5 (102

21mΔ

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Day

/Nig

ht A

sym

met

ry (%

)

-5

-4

-3

-2

-1

0

1SK-I/II/III/IV Combine Day/Night Asymmetry

34

昼夜変動の Δm221 依存性

sin2θ12=0.311, sin2θ13=0.0251σ KamLAND1σ Solar

SK-I,II,III,IV best fit

expected2.8σ2.9σ3.0σ ✓ differ from zero

by 2.9~3.0σ✓agree with expect

by 1.0σ

✓ differ from zero by more than 2.8σ✓agree with expect

by 1.3σDay/Night asymmetry(straight calculation)

Solar region

KamLAND region

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宇宙線研共同利用成果発表会2014年12月12日 35

Data set for global solar analysis

✓ SK:- SK-I 1496 days, spectrum 4.5-19.5 MeV(kin.)+D/N:Ekin>4.5 MeV - SK-II 791 days, spectrum 6.5-19.5 MeV(kin.)+D/N: Ekin>7.0 MeV- SK-III 548 days, spectrum 4.0-19.5 MeV(kin.)+D/N: Ekin>4.5 MeV- SK-IV 1669 days, spectrum 3.5-19.5 MeV(kin.)+D/N: Ekin>4.5 MeV

✓ SNO:- Parameterized analysis (c0, c1, c2, a0, a1) of all SNO phased. (PRC88,

025501 (2013)) (Note: the same method is applied to both SK and SNO with a0 and a1 to LMA expectation.)

✓ Radiochemical: Cl, Ga- Ga rate: 66.1±3.1 SNU (All Ga global) (PRC80, 015807 (2009))- Cl rate: 2.56±0.23 SNU(Astrophys. J.496, 505 (1998) )

✓ Borexino: Latest 7Be flux (PRL 107, 141302 (2011))✓ KamLAND reactor : Latest (3-flavor) analysis (PRD88, 3, 033001 (2013))✓ 8B spectrum: Winter 2006 (PRC73, 73, 025503 (2006))✓ 8B and hep flux free, if not mentioned.

The most up-to-date data are used