ニュートリノの反応率を、加速器史上最高エネルギーにて測定

テラ電子ボルト帯での電子ニュートリノとミューニュートリノの物質との相互作用を世界初測定

概要

千葉大学大学院理学研究院の有賀昭貴准教授(スイス・ベルン大学兼任)と九州大学基幹教育院・共創学部の有賀智子准教授らの国際研究グループは、FASER国際共同実験注1)(以下FASER実験)にて、欧州原子核研究機構(CERN)が所有する世界最高エネルギーの加速器、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)注2)を用いて、テラ電子ボルト(1TeV)注3)の電子ニュートリノとミューニュートリノの反応断面積(物質との相互作用の強さ)を測ることに世界で初めて成功しました(図1)。

FASER実験で今後、タウニュートリノを含むニュートリノ注4)3世代の性質の測定の精度を上げ、素粒子標準模型注5)の検証を行うことにより、高エネルギーでの未知の物理の有無が明らかになると期待されます

本研究成果は、2024年7月11日に米国科学雑誌Physical Review Lettersに、同誌が選ぶ特に重要な論文であるPRL Editors’ Suggestionとして掲載されました。

 電子ニュートリノとミューニュートリノ反応断面積測定結果
図1  電子ニュートリノ(青)とミューニュートリノ(赤)反応断面積測定結果
縦軸は核子一つあたりの反応断面積をエネルギーで割ったもの。ニュートリノ反応断面積がエネルギーに比例すると横一直線となる。

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