A Quick Review of
the Dayabay Result
末包文彦・東北大学
120308 @北大冬の学校
Motivation
CKM mixing matrix
d  0.9743 0.2253 0.0035d 
 
  

s

0.2252
0.9735
0.041
s 





  
 
b 0.0086 0.040 0.9992b 
Neutrino mixing matrix before 2011

 e  0.8 0.5 sin 13  0.2 1 
 
  
  ~ 0.4 0.6
0.7
 2 



  
 
0.7
   0.4 0.6
 3 
* MNS Matrix is poorly known
* Especially finite size of 13 is not known .

Murayama
Before 2011
12, 23, 13, Dm212, Dm223,d
Atmospheric
Accelerator
1 upper limit measured
Solar
Reactor
Importance of determinatin of 13
* It is one of the fundamental parameters.
* Future  experiments strongly depends on 13.
Parameter
Measurement Method
P      P    
dCP
A
23 degeneracy
e
A
e
@D 23
~ 0.1sin 213 sin d
2
2
P




P



~
2
sin

sin
213
 A   e  A   e @D
23
23
Mass Hierarchy

2
2


P



;
L

P



;
L
~
sign
Dm
L

L
sin
213


 A   e  A   e @D 23
 23 
PR e  e @D12 ~ 1 0.5sin2 213 sin2 D31  tan2 12 sin2 D32 
We can not go further without knowing 13
 原子炉ニュートリノによる13測定
T2K and DC measured same oscillation
with different modes
P e   e 
sin 2 213

T2K
Reactor
sum

e
P    e 
2
s23
sin 2 213
0.05sin 213
 23 
sin 2 23 sin 212 sin d



 
2
P    e 
2
c23
sin 2 213
 0.05sin 213
 sin 2 23 sin 212 sin d

原子炉ニュートリノ
原子炉ニュートリノの発生原理
核分裂後のβ崩壊の例
n
核分裂
235U
娘核のβ崩壊
236U
*
反ニュートリノ
n
140Te
e
e
e
140I
e
140X
94Sr
94Y
e
e
e
e
e
e
n
94Rb
140C
s
β崩壊１回あたり１個の
反ニュートリノ(e )が生じる
94Zr
熱出力3000MWの原子炉は，
e
毎秒6x1020個の反ニュートリノ
e
を発生している．
e
U  n  fission
235
=核分裂性核
U  n239 U239 Np  e  e
238
239
Np239 Pu  e  e
239
Pu  n240 Pu
240
Pu  n241 Pu
核種によるニュートリノスペクトルの違い
 原子炉内の各核種の分裂頻度を知っていなければならない．
 電力会社より燃料や運転履歴の情報を提供してもらい計算
する．
 核種の量に5%の誤差があってもニュートリノ量の誤差とし
ては1%程度
原子炉 e の検出
e  p  n  e 
γ(0.511MeV)
E  0.8MeV 
e-
γ(0.511MeV)
e+
e  e   2
νe
n  Gd Gd' 's8MeV 
prompt signal
p
n
Delayed signal
30μs
γ
γ
 E ~ 8MeV
Gd
γ

γ
E=1~8MeV
E=8MeV
e+
n
~30s
２つの信号が出る
=>delayed coincidence
原子炉エネルギー=4MeV
加速器エネルギー~GeV
e  A 
    X
How to measure 13 by reactor neutrinos
Reactor= Rich e Generator

e Detector
e  p  e  n
sensitive only to e
e
 oscillation
 
e
e

1.5x1021
/s
@Chooz reacors

Looks deficit of 

Signal


Deficit of e sin2213
sin2(213)=0.04
sin2(213)=0.1
sin2(213)=0.2
2
Dm
L
2
2
Pe  e   1 sin 213 sin
4E
The probability for
2012.1.24
eto remain e
suekane@TokyoTech
e spectrum
E (MeV)
13
Reactor-13 Site Map; 2005
第一世代の実験はDChooz, DayaBay, RENOに集約
Krasnoyarsk(露)
Double Chooz(仏)
RENO(韓)
KASKA(日)
Braidwood(米)
Daya Bay(中)
DiabloCanyon(米)
Angra(ブ)
実験グループの変遷
結局KASKAは予算化されず2007年Double Choozに合流
することになった．
KASKA（日）
Krasnoyarsk（露）
DCHOOZ（仏）
Braidwood（米）
Angra（ブ）
Dayabay（中）
DiabloCanyon（米）
Reno（韓）
20
03
20
07
Reactor-13 Site Map; 現在
第一世代の実験はDChooz, DayaBay, RENOに集約
Double Chooz(仏)
RENO(韓)
Daya Bay(中)
Accessible Oscillations by Reactor 
E-L Relation of Oscillation Experiments
Up to now
Future
Accelerator
Oper
a
MINOS
K2K
NOVA
T2K
PaloVerd
e
CHOO
Z
DChoo
z
Dm 2
E
L
2
Bugey
Goesge
n
KamLAND
DayaBa
y
RENO
Reactor
(2~8MeV)

F.Suekane@PMN08
Both Oscillations can be accessible by reactor 
17
Mohapatra
今回使用した検出器
AD4,5,6
AD3
AD1,2
L
Event selection
0.7  E p  12.0MeV

6.0  Ed  12.0MeV
1s  Dt  200s

*   veto
*multiplicity cut : < 3 triggers within (t p - 200s, t d + 200s)
cut パラメータの直接のスペクトルは論文に載っていない．
Nearの２つの検出器を比較したものは、別の論文(1202.6181)にある
Back grounds
Accidental BG
* e+-like signal: -rays from radioactivity
(208Tl, etc.).
n-signal: n from muon induced spallation
1sDT accidentally <100s
Correlated BG
* Long Life (9Li, 8He)
b+n –decaying spallation isotopes
* Fast neutrons:
Recoil proton + neutron capture
* Stopping muon + its decay
(Michel electron)
イベント数、バックグラウンド
4.7%
Dec.24~Feb.17
Near
0.1%
0.23%
アクシデンタルBKGが多い．
9Liは非常に少ない(overburdenのため)
Far
0.2%
0.33%
原子炉からの距離の比
が異なるためキャンセル
出来ない誤差
overall
normalization
reactor 誤差
(0.8%)
Detector誤差
(0.2%)
バックグラウンド
誤差(0.2~0.3%)
R  0.940 0.011stat   0.004syst 
sin 2 213  0.092  0.016stat   0.005syst 

68%CL 誤差範囲
0.4

IH
0.35
NH
0.3
sin2213
0.25
IH
0.2
NH
NH IH
0.15
0.1
(目分量)
0.05
0
DC
T2K
MINOS
Combinationが良く働いている．
Combine
DB
Complementarity of Reactor-Accelerator
13 measurement
23 degeneracy
0.50  0.11
2
PAC     e  
sin
213  0.045sin213sind
2
1 m0.00017L km
Matter effect
L=300km
by Yasuda
Reactor
Measureme
nt
Accelerator
Measurement
T2K : P ~0.055±xx (guess from sin2213 value)
If =0.055±0.004
計算は正確ではない（目分量）．感じをつかむためのもの