世界最高エネルギーの衝突型加速器 LHC にてニュートリノ反応候補を初めて観測－ニュートリノ実験の新しい視点－

九州大学基幹教育院の有賀智子助教、千葉大学大学院理学研究院・ベルン大学AEC-LHEPの有賀昭貴准教授、九州大学先端素粒子物理研究センターの音野瑛俊助教、高エネルギー加速器研究機構（KEK）素粒子原子核研究所の田窪洋介研究機関講師、名古屋大学大学院理学研究科・素粒子宇宙起源研究所の中野敏行講師、同大学未来材料・システム研究所の中村光廣教授、六條宏紀特任助教、佐藤修特任講師、そして稲田知大博士研究員らを始めとするFASER（フェイザー）国際共同実験グループは、史上初めて世界最大・最高エネルギーの衝突型加速器LHCからのニュートリノ反応候補の観測に成功しました。
本研究では、CERNにあるLHCのビーム軸上にて、2018年に小型のニュートリノ検出器を設置してデータを取得しました。ニュートリノはLHCの陽子陽子衝突で生じる様々な粒子の崩壊によって生じますが、反応する確率は非常に小さいです。約2000万本ものミューオンの飛跡が検出器に記録されたのに対し期待されたニュートリノ反応は10事象程度でした。膨大な背景事象を処理するために高飛跡密度での飛跡再構成アルゴリズム等の技術開発を行い、ニュートリノ反応候補の探索を行いました。さらに、粒子の角度情報など幾何学的パラメータを用いた多変数解析により背景事象の分別を行い、LHCにおけるニュートリノ反応候補の初検出を実現しました。
本研究成果は、2021年11月24日（EST）に米国科学雑誌「Physical Review D」に掲載されました。