K2K実験

K2K実験 （KEKから神岡へ）は、1999年6月から2004年11月まで行われたニュートリノ実験である。この実験では、十分に制御され、十分に理解されているビームからのミューニュートリノを使用して、以前にスーパーカミオカンデで観測された大気ニュートリノの振動を検証した。これは、発生源と検出器の両方が実験者の完全な制御下にあったニュートリノ振動の最初の確実な測定であった。 ^{[1] [2]以前の実験は、}太陽や宇宙の源からのニュートリノに依存していた。この実験では、スーパーカミオカンデで測定されたものと一致する振動パラメータが見つかった。

K2Kは、ミューニュートリノビームを照射するニュートリノ実験である（
ν
_μ）から 茨城県つくば市にあるKEKの12  GeV陽子 シンクロトロンから、約250 km離れた岐阜県神岡町にある神岡宇宙素粒子研究施設まで輸送された。[ 3 ]ミューオンニュートリノは地球^を通過し、他の種類のニュートリノ、すなわち電子ニュートリノ（
ν
_e）とタウニュートリノ（
ν
_τ）。しかしK2Kは
ν
_μ→
ν
_τ振動^[4]

シンクロトロンからの陽子ビームはアルミニウムターゲットに向けられ、その結果生じた衝突で大量のパイオンが生成された。これらのパイオンは200メートルの崩壊パイプに収束され、そこでミューオンとミューオンニュートリノに崩壊した。^[3]ミューオンはパイプの端で停止し、ミューオンニュートリノのビームが残った。ビームの正確な構成は、97%以上がミューオンニュートリノで、残りの3%は電子ニュートリノであった（
ν
_e）、電子反ニュートリノ（
ν
_e）と反ミューニュートリノ（
ν
_μ）。^[4]

ニュートリノはパイプから出た後、アルミニウムターゲットから約300メートル離れたところにある1キロトンの水 チェレンコフ ニュートリノ検出器（「近接検出器」）を通過し、ニュートリノビームの特性を判定した。この1キロトンの「近接検出器」は、神岡宇宙素粒子研究施設にある50キロトンのスーパーカミオカンデ「遠隔検出器」の縮小版であり、これにより科学者は2つの異なるタイプの検出器を使用した場合に生じる特定の系統的不確実性を排除することができた。^[5]この二重検出器構成により、近接検出器のニュートリノビームと遠隔検出器のニュートリノビームを比較して、ニュートリノが振動したかどうかを判定することができた。^[6]

K2K共同研究には、以下に示す世界中の27の大学や研究機関から約130人の物理学者が参加しました。^[7]科学者とその出身国の完全なリストは、K2Kのウェブサイトでご覧いただけます。

K2Kの最終結果では、99.9985%の信頼度（4.3σ）でミューニュートリノが消失していたことが判明した 。振動仮説の下でデータを当てはめると、ミューニュートリノとタウニュートリノの質量差の2乗に最もよく当てはまるのはΔ m ²  = であった。2.8 × 10 ⁻³  eV ²。^{[4]この結果は、以前の}スーパーカミオカンデの結果^[8]やその後のMINOSの結果^[9]とよく一致している。

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