Nhìn toàn cảnh khu tổ hợp máy gia tốc J-PARCHệ thống nam châm siêu dẫn đang được xây dựng vào năm 2008 để uốn cong chùm tia proton về hướng KamiokaKhu vực cuối cùng của dòng tia proton trước khi vào va vào bia để tạo ra chùm neutrino

T2K sử dụng chùm tia neutrino muon hoặc phản-neutrino muon được tạo ra tại J-PARC, sử dụng chùm tia proton tăng tốc dần lên 30 GeV bằng mộ thệ thống với ba máy gia tốc: đầu tiên là tăng tốc lên mức năng lượng 400 MeV bằng máy gia tốc tuyến tính Linac, sau đó nâng lên đến mức năng lượng 3 GeV với RCS (Synchrotron chu kỳ nhanh), và cuối cùng nâng lên đến 30 GeV bởi synchrotron MR (Vòng chính). Các proton va chạm với một thanh bia bằng than chì, tạo ra các meson, chủ yếu là pion và kaon, sau đó được tập trung bởi một bộ ba thấu kính từ hình sừng và hướng các meson này vào một đường hầm gọi là khối phân rã. Tùy thuộc vào cực của thấu kính từ hình sừng, các hạt meson dương hoặc âm được bẻ về phía trung tâm. Pion và kaon dương phân rã chủ yếu thành μ+
và ν
μ tạo thành một chùm neutrino muon, trong khi pion và kaon âm phân rã chủ yếu vào μ⁻
và ν
μ tạo thành một chùm phản-neutrino muon. Tất cả các hadron và lepton tích điện còn lại bị chặn lại bởi một khối than chì nặng 75 tấn (được gọi là bãi chứa chùm tia) và trong lòng đất, trong khi neutrino di chuyển dưới lòng đất về phía máy dò xa.[10]

Chùm tia ngoài trục

T2K là thí nghiệm đầu tiên trong đó khái niệm chùm neutrino ngoài trục đã được hiện thực hóa. Chùm neutrino tại J-PARC được thiết kế sao cho nó có thể được điều khiển lệch máy dò xa, Super Kamiokande 2 đến 3 độ và một trong những máy dò gần, ND280. Góc lệch trục được chọn là 2,5 ° để tối đa hóa xác suất dao động ở khoảng cách tương ứng với máy dò xa, với cự ly 295 km là tối ưu cho neutrino với năng lượng khoảng 600 MeV. Trong dải năng lượng neutrino này, loại tương tác neutrino chiếm ưu thế là các tương tác chuẩn đàn hồi tích điện, do đó có thể tính toán năng lượng của neutrino tương tác chỉ trên cơ sở động lượng và hướng của lepton tích điện được sinh ra. Neutrino cao với năng lượng cao hơn bị triệt tiêu bởi cấu hình ngoài trục, làm giảm số lượng tương tác với sản xuất meson, là tín hiệu nền trong phân tích dao động trong thí nghiệm T2K.[10][22]