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 プレス・リリース 〜 09-08 〜 For immediate release：2009年04月23日 |
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J-PARCニュートリノ実験施設でニュートリノビーム生成開始 |
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J-PARCセンター T2K実験グループ |
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大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構（高エネ機構）と独立行政法人日本原子力研究開発機構（原子力機構）が共同で茨城県東海村に建設した大強度陽子加速器施設J-PARC※１のニュートリノ実験施設において、平成21年4月23日19時09分、ミュー粒子の信号が、ビームラインの最下流部に設置されたミューオンモニターにより初めて確認された。ミュー粒子は、陽子ビームが物質に当たり生みだされたパイ中間子が崩壊した結果、ニュートリノとともに生成される素粒子であり、今回の観測は、ニュートリノが当施設において初めて生み出されたことを意味する。 今後、J-PARCニュートリノ実験施設により生み出されたニュートリノビームを用いてニュートリノの性質を解明するT2K実験※２が推進される。 ■概 要 T2K実験は、J-PARCニュートリノ実験施設で発生させた世界最高強度のニュートリノビームを295km離れた東京大学宇宙線研究所神岡宇宙素粒子研究施設のニュートリノ観測装置スーパーカミオカンデ※３に向かって打ち出し、ニュートリノが飛行中に別の種類のニュートリノに変わるニュートリノ振動という現象を詳細に調べる実験である。 J-PARCニュートリノ実験施設は、高エネ機構が中心となりT2K実験グループと共に設計、建設されたニュートリノビーム生成施設で、K2K実験※４のおよそ100倍もの強度を持つビームを生成できる、次世代のニュートリノ研究を担う最先端の施設である。平成16（2004)年度から建設が開始され平成21（2009)年３月に完成し、加速器から陽子ビームを初めて受け入れる調整作業が開始された。 J-PARCのメインリングからキッカーと呼ばれる電磁石を用いて蹴り出された陽子ビームは、多数の常伝導電磁石や超伝導電磁石、ビームモニターを軌道上に配列した一次ビームライン※５を通って西向きに曲げられ、ターゲットステーション内のグラファイト製標的に衝突する。陽子ビームが標的に衝突すると、多数のパイ中間子が生成される。このパイ中間子を電磁ホーンと呼ばれる特殊な電磁石によって前方に収束させた後、ディケイボリュームと呼ばれる長さ100ｍのトンネルに入射し、飛行中にニュートリノとミュー粒子の対に崩壊させる。 ミューオンモニターは、ミュー粒子を観測することにより、間接的にニュートリノビームの方向およびその安定性を監視するための測定器で、ビームライン終端部の地下約18ｍの実験室内に設置されている。今回ミューオンモニターによりミュー粒子の信号が観測されたことは、ニュートリノビーム生成が始まったことを意味し、T2K実験がいよいよ始まったといえる。 ビームラインの調整および放射線施設としての運転時検査を目標としたビーム供給はこの５月で一旦終了する。その後、残りのビームライン機器や前置検出器の据付、最終調整を行った後、今秋からビーム調整が再開される予定である。今後、慎重にビーム強度を上げていき、スーパーカミオカンデにおける最初の事象を検出することが当面の目標となる。
【用語解説】 ※１ 大強度陽子加速器施設（J-PARC） 平成13年より、高エネ機構と原子力機構が共同で茨城県東海村に建設した陽子加速器施設と利用施設群の総称。 加速した陽子を原子核標的に衝突させることにより発生する中性子、ミュオン、中間子、ニュートリノなどの二次粒子を用いて、物質・生命科学、原子核・素粒子物理学などの最先端学術研究及び産業利用を行う予定。 ※２ T2K実験 J-PARCで作り出したニュートリノビームを、295km離れた岐阜県飛騨市神岡町にあるニュートリノ検出器「スーパーカミオカンデ」で検出する長基線ニュートリノ振動実験。J-PARCがある茨城県東海村から神岡町（Tokai to Kamioka）の頭文字を取って「T2K実験」と名付けられた。年間約1,600個のニュートリノを検出し、ニュートリノ振動現象の測定によってニュートリノが持つ未知の性質を解明し、物質をつかさどる究極の法則の手がかりを得ることを目標としている。世界12ヶ国から400人を越える研究者が参加する国際共同実験となっている。日本からは大阪市立大学、京都大学、高エネ機構、神戸大学、東京大学、東大宇宙線研究所、広島大学、宮城教育大学の研究者と学生が実験の中心メンバーとして参加している。 ※３ スーパーカミオカンデ 岐阜県飛騨市の神岡鉱山跡の地下1,000ｍに建設されたニュートリノ検出装置で、円筒型タンク（直径39.3ｍ高さ41.4ｍ）内は、約50,000トンの純水で満たされ、水中でニュートリノによって散乱された荷電粒子が発するチェレンコフ光を光電子増倍管で検出する。 ※４ K2K実験 高エネ機構の陽子加速器で生成したニュートリノビームをスーパーカミオカンデに打ち込む世界初の長基線ニュートリノ振動実験で、1999年から2004年まで行われた。K2KはKEK to Kamiokaの略称。スーパーカミオカンデで観測された約100個のニュートリノ反応事象を解析することによって、ニュートリノ振動現象を加速器実験において初めて検証した。 ※５ 一次ビームライン 加速器で加速した粒子を取り出し標的に導くための真空のパイプや軌道を制御するための電磁石、ビーム状態を調べるモニターなどのこと。J-PARCのメインリングから神岡の方向まで陽子ビームを曲げて、軌道を収束されるために多数の超伝導磁石や常伝導磁石を配置している。 【補足資料】 資料１）J-PARC全景（航空写真）とT2K実験の概要
資料２）J-PARCニュートリノ実験施設(高エネ機構担当)
資料３）ミューオンモニターの観測結果
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