Early identification of supernovae using neutrino observations at Super-Kamiokande

利用超级神冈探测器的中微子观测早期识别超新星

基本信息

批准号：
21H04989
负责人：
中畑雅行
金额：
$ 127.3万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04989/
关键词：
ニュートリノ超新星爆発

项目摘要

Super-Kamiokande(SK)では、2020年に硫酸ガドリニウム八水和物の総重量にして約13トンを初導入して、0.01%のガドリニウム濃度で約50%中性子捕獲効率を達成した。その後、約2年間にわたり安定したデータ取得を継続できた。2021年には原料の品質によらない、新たな精製プロセスの開発を企業と共同で行い、その結果、より放射性不純物の少ない硫酸ガドリニウム八水和物を安定して製造することに成功した。2022年には、納品された硫酸ガドリニウム八水和物の全ロットについて、ゲルマニウム検出器とICP-MSを持ちいて品質確認を行った結果、我々の要求を満たすものであることを確認した。2022年6月から7月には、硫酸ガドリニウム八水和物の総重量にして約26トンを追加導入して、 0.03%のGd濃度で75%の中性子捕獲効率を実現させることができた。超新星爆発方向決定プログラムの改良では、ガドリニウムによる中性子捕獲信号を使って逆ベータ反応事象をタグし、電子散乱事象と区別することで、方向決定精度を向上させた。モデルによっては10kpcの超新星方向決定精度を3度以内という目標を達成できた。さらに、HEALPIXという天文分野で広く使われているスカイマッピングツールを用いて、検出された事象方向をHEALPIX上にマッピングしその分布の形から超新星爆発方向を得ることができる手法を開発した。同時に、これまでの最尤法を用いたプログラムの改良を行い、HEALPIXを用いた手法を組み合わせることで、これまで約10分かかっていた計算を数秒で行うことができ、かつ方向決定精度もより良い結果を得ることに成功した。ハードウェアの改良では、これまで計算時間のボトルネックとなっていたディスクアクセスの向上のために、SSDの導入を行った。

Super-Kamiokande（SK）在2020年首次引入了大约13吨硫酸盐八水合物的总重量，以0.01％的Gadolinium浓度达到了约50％的中子捕获效率。之后，我们能够继续获取大约两年的稳定数据。在2021年，我们与公司合作开发了不取决于原材料质量的新纯化过程，因此，我们成功地生产了稳定的硫酸盐含硫酸盐八水合物，这是放射性杂质较小的杂质。在2022年，我们对使用锗探测器和ICP-MS进行的所有硫酸盐八水合物进行了许多硫酸盐八水合物进行质量检查，并确认它们满足了我们的要求。从2022年6月到7月，引入了硫酸盐八水合物的总重量26吨，以0.03％的GD浓度达到了75％的中子捕获效率。超新星爆炸方向测定程序的改善通过使用中子捕获信号从gadolinium来标记反向β反应事件并将它们与电子散射事件区分开来提高方向测定的准确性。根据模型，目标是以10kpc的超新星方向确定的精度为3度。此外，使用在天文领域广泛使用的天空映射工具，我们开发了一种方法，它允许您将检测到的事件方向映射到HealPix上，并从其分布的形状中获取超新星爆炸的方向。同时，通过使用先前的最大似然法改进程序并使用HealPix结合该方法，我们能够执行以前在几秒钟内大约10分钟进行的计算，并且我们能够以更好的方向精度取得更好的结果。在硬件改进中，引入了SSD来改善磁盘访问，这以前是计算时间的瓶颈。

项目成果

期刊论文数量（39）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

スーパーカミオカンデ超新星爆発ニュートリノ観測による爆発天体の早期特定

通过Super-Kamiokande超新星爆炸中微子观测早期识别爆炸物体

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

SK-Gd実験の現状と展望

SK-Gd实验的现状与展望

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hirose Kei;Wood Bernard;Vocadlo Lidunka;敷島千鶴・川本哲也・野崎華世・赤林英夫;本庄三恵;Y.Koshio
通讯作者：
Y.Koshio

SK-Gd実験での超新星背景ニュートリノ探索における大気ニュートリノ背景事象の研究

SK-Gd实验中寻找超新星背景中微子的大气中微子背景事件研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taghipour Simin;Abastabar Mahdi;Piri Fahimeh;Aboualigalehdari Elham;Jabbari Mohammad Reza;Zarrinfar Hossein;Nouripour-Sisakht Sadegh;Mohammadi Rasoul;Ahmadi Bahram;Ansari Saham;Katiraee Farzad;Niknejad Farhad;Didehdar Mojtaba;Nazeri Mehdi;Makimura Koichi;S.Sakai
通讯作者：
S.Sakai

Galactic Supernova Detction with EGADS/HEIMDALL

使用 EGADS/HEIMDALL 进行银河系超新星探测