Search for Supernova Relic Neutrinos using a large water Cherenkov detector

使用大型水切伦科夫探测器搜索超新星遗迹中微子

基本信息

批准号：
20H00162
负责人：
小汐由介
金额：
$ 28.45万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

大質量の恒星はその一生の最後に超新星爆発を起こす。その際、爆発の99%以上のエネルギーはニュートリノによって宇宙空間にばらまかれる。宇宙に最初の星ができて以来、超新星爆発は約1秒に1回の頻度で絶えず起きており、その都度ニュートリノが宇宙にまき散らされる。このニュートリノは超新星背景ニュートリノ(SRN)と呼ばれ、世界中で探索が進められているが、未だ発見には至っていない。世界最大のニュートリノ検出器スーパーカミオカンデ(SK)でSRNを発見するのが本研究の目的である。2021年度の成果としては、まず、２０２０年夏に始まったSK-Gd実験で期待通りの検出器性能を発揮していることを確認したことである。特に放射線源（AmBe）を用いた検出器較正により、中性子の検出効率を高精度で導出した。その後も検出器は安定して稼働している。本研究ではSKのデータ解析に加え、加速器を用いた素粒子・原子核反応の精密測定で、SRN発見に最も重要な大気ニュートリノによる背景事象の理解を進める。大気ニュートリノ反応の中でも、ニュートリノと水中の酸素原子核との中性カレント準弾性散乱(NCQE)と呼ばれる反応がSRNによる反応と全く区別がつかないため、この反応を精密に理解することが鍵となる。そこでNCQE 反応を、素性のよくわかったニュートリノビームを同じSK検出器で捉えるT2K実験で測定する。ここでT2K実験における NCQE反応の精度を上げるために、ニュートリノビームの不定性を削減する NA61/SHINE実験と、酸素原子核と核子とのビーム実験を行う。前者では、我々が提案した実験が正式に採用され、一度は延期されたが、2022年度の夏に実施されることが決定した。後者では、理化学研究所の RIBF を用いた全く新たな実験を実施すべく、関係する研究者と議論を開始した。

巨大的恒星将在其一生的结束时爆炸。目前，爆炸的能量的99％以上被中微子散布在外太空中。由于第一颗恒星是在太空中创建的，因此超新星爆炸量大约每秒一次发生一次，每次中微子散布在整个宇宙中。这个中微子被称为超新星背景中微子（SRN），正在世界各地探索，但尚未被发现。这项研究的目的是在世界上最大的中微子检测器Superkamiokande（SK）中发现SRN。首先证实了2021年的结果证明了始于2020年夏季的SK-GD实验中的预期检测器性能。特别是，使用辐射源（AMBE）的检测器校准导致了中子的高度准确检测效率。在此之后，检测器继续稳定运行。除了对SK的数据分析外，这项研究还将通过使用加速器来理解大气中微子引起的背景事件，这对于SRN发现是最重要的。在大气中微子反应中，在水中中微子和氧核之间称为中性当前准弹性散射（NCQE）与SRN引起的反应是没有区别的，因此详细了解这一反应是关键。因此，使用T2K实验测量了NCQE反应，其中使用相同的SK检测器捕获众所周知的中微子束。在这里，为了提高T2K实验中NCQE反应的准确性，我们将进行Na61/Shine实验，以降低中微子束的不确定性，并使用氧核和核子的束实验。在前者中，我们提出的实验被正式采用和推迟一次，但已决定将在2022年夏天进行。在后者中，与相关研究人员进行了讨论，以使用Riken Institute的RIBF进行全新的实验。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

University Autonoma Madrid(スペイン)

马德里自治大学（西班牙）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

First gadolinium loading to Super-Kamiokande

DOI：
10.1016/j.nima.2021.166248
发表时间：
2021-09
期刊：
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子：
0
作者：
K. Abe;C. Bronner;Y. Hayato;K. Hiraide;M. Ikeda;S. Imaizumi;J. Kameda;Y. Kanemura;Y. Kataoka;S. Miki;M. Miura;S. Moriyama;Y. Nagao;M. Nakahata;S. Nakayama;T. Okada;K. Okamoto;A. Orii;G. Pronost;H. Sekiya;M. Shiozawa;Y. Sonoda;Y. Suzuki;A. Takeda;Y. Takemoto;A. Takenaka;H. Tanaka;S. Watanabe;T. Yano;S. Han;T. Kajita;K. Okumura;T. Tashiro;J. Xia;G. Megias;D. Bravo-Berguño;L. Labarga;L. Marti;B. Zaldivar;B. Pointon;F. Blaszczyk;E. Kearns;J. Raaf;J. Stone;L. Wan;T. Wester;J. Bian;N. J. Griskevich;W. Kropp;S. Locke;S. Mine;M. Smy;H. Sobel;V. Takhistov;J. Hill;J. Kim;I. Lim;R. Park;B. Bodur;K. Scholberg;C. Walter;L. Bernard;A. Coffani;O. Drapier;S. Hedri;A. Giampaolo;M. Gonin;T. Mueller;P. Paganini;B. Quilain;T. Ishizuka;T. Nakamura;J. Jang;J. Learned;L. Anthony;D. Martin;M. Scott;A. Sztuc;Y. Uchida;S. Cao;V. Berardi;M. Catanesi;E. Radicioni;N. Calabria;L. Machado;G. De Rosa;G. Collazuol;F. Iacob;M. Lamoureux;M. Mattiazzi;N. Ospina;L. Ludovici;Y. Maekawa;Y. Nishimura;M. Friend;T. Hasegawa;T. Ishida;T. Kobayashi;M. Jakkapu;T. Matsubara;T. Nakadaira;K. Nakamura;Y. Oyama;K. Sakashita;T. Sekiguchi;T. Tsukamoto;T. Boschi;J. Gao;F. Di Lodovico;J. Migenda;M. Taani;S. Zsoldos;Y. Kotsar;Y. Nakano;H. Ozaki;T. Shiozawa;A. Suzuki;Y. Takeuchi;S. Yamamoto;A. Ali;Y. Ashida;J. Feng;S. Hirota;T. Kikawa;M. Mori;T. Nakaya;R. Wendell;K. Yasutome;P. Fernandez;N. McCauley;P. Mehta;K. Tsui;Y. Fukuda;Y. Itow;H. Menjo;T. Niwa;K. Sato;M. Tsukada;J. Lagoda;S. Lakshmi;P. Mijakowski;J. Zalipska;J. Jiang;C. Jung;C. Vilela;M. Wilking;C. Yanagisawa;K. Hagiwara;M. Harada;T. Horai;H. Ishino;S. Ito;F. Kitagawa;Y. Koshio;W. Ma;N. Piplani;S. Sakai;G. Barr;D. Barrow;L. Cook;A. Goldsack;S. Samani;D. Wark;F. Nova;J.Y. Yang;S. J. Jenkins;M. Malek;J. McElwee;O. Stone;M. Thiesse;L. Thompson;H. Okazawa;S. Kim;J.W. Seo;I. Yu;A. Ichikawa;K. Nishijima;M. Koshiba;K. Iwamoto;Y. Nakajima;N. Ogawa;M. Yokoyama;K. Martens;M. Vagins;M. Kuze;S. Izumiyama;T. Yoshida;M. Inomoto;M. Ishitsuka;H. Ito;T. Kinoshita;R. Matsumoto;K. Ohta;M. Shinoki;T. Suganuma;J.F. Martin;H. Tanaka;T. Towstego;R. Akutsu;M. Hartz;A. Konaka;P. de Perio;N. Prouse;S. Chen;B.D. Xu;M. Posiadala-Zezula;D. Hadley;M. O'Flaherty;B. Richards;B. Jamieson;J. Walker;A. Minamino;G. Pintaudi;S. Sano;R. Sasaki
通讯作者：
K. Abe;C. Bronner;Y. Hayato;K. Hiraide;M. Ikeda;S. Imaizumi;J. Kameda;Y. Kanemura;Y. Kataoka;S. Miki;M. Miura;S. Moriyama;Y. Nagao;M. Nakahata;S. Nakayama;T. Okada;K. Okamoto;A. Orii;G. Pronost;H. Sekiya;M. Shiozawa;Y. Sonoda;Y. Suzuki;A. Takeda;Y. Takemoto;A. Takenaka;H. Tanaka;S. Watanabe;T. Yano;S. Han;T. Kajita;K. Okumura;T. Tashiro;J. Xia;G. Megias;D. Bravo-Berguño;L. Labarga;L. Marti;B. Zaldivar;B. Pointon;F. Blaszczyk;E. Kearns;J. Raaf;J. Stone;L. Wan;T. Wester;J. Bian;N. J. Griskevich;W. Kropp;S. Locke;S. Mine;M. Smy;H. Sobel;V. Takhistov;J. Hill;J. Kim;I. Lim;R. Park;B. Bodur;K. Scholberg;C. Walter;L. Bernard;A. Coffani;O. Drapier;S. Hedri;A. Giampaolo;M. Gonin;T. Mueller;P. Paganini;B. Quilain;T. Ishizuka;T. Nakamura;J. Jang;J. Learned;L. Anthony;D. Martin;M. Scott;A. Sztuc;Y. Uchida;S. Cao;V. Berardi;M. Catanesi;E. Radicioni;N. Calabria;L. Machado;G. De Rosa;G. Collazuol;F. Iacob;M. Lamoureux;M. Mattiazzi;N. Ospina;L. Ludovici;Y. Maekawa;Y. Nishimura;M. Friend;T. Hasegawa;T. Ishida;T. Kobayashi;M. Jakkapu;T. Matsubara;T. Nakadaira;K. Nakamura;Y. Oyama;K. Sakashita;T. Sekiguchi;T. Tsukamoto;T. Boschi;J. Gao;F. Di Lodovico;J. Migenda;M. Taani;S. Zsoldos;Y. Kotsar;Y. Nakano;H. Ozaki;T. Shiozawa;A. Suzuki;Y. Takeuchi;S. Yamamoto;A. Ali;Y. Ashida;J. Feng;S. Hirota;T. Kikawa;M. Mori;T. Nakaya;R. Wendell;K. Yasutome;P. Fernandez;N. McCauley;P. Mehta;K. Tsui;Y. Fukuda;Y. Itow;H. Menjo;T. Niwa;K. Sato;M. Tsukada;J. Lagoda;S. Lakshmi;P. Mijakowski;J. Zalipska;J. Jiang;C. Jung;C. Vilela;M. Wilking;C. Yanagisawa;K. Hagiwara;M. Harada;T. Horai;H. Ishino;S. Ito;F. Kitagawa;Y. Koshio;W. Ma;N. Piplani;S. Sakai;G. Barr;D. Barrow;L. Cook;A. Goldsack;S. Samani;D. Wark;F. Nova;J.Y. Yang;S. J. Jenkins;M. Malek;J. McElwee;O. Stone;M. Thiesse;L. Thompson;H. Okazawa;S. Kim;J.W. Seo;I. Yu;A. Ichikawa;K. Nishijima;M. Koshiba;K. Iwamoto;Y. Nakajima;N. Ogawa;M. Yokoyama;K. Martens;M. Vagins;M. Kuze;S. Izumiyama;T. Yoshida;M. Inomoto;M. Ishitsuka;H. Ito;T. Kinoshita;R. Matsumoto;K. Ohta;M. Shinoki;T. Suganuma;J.F. Martin;H. Tanaka;T. Towstego;R. Akutsu;M. Hartz;A. Konaka;P. de Perio;N. Prouse;S. Chen;B.D. Xu;M. Posiadala-Zezula;D. Hadley;M. O'Flaherty;B. Richards;B. Jamieson;J. Walker;A. Minamino;G. Pintaudi;S. Sano;R. Sasaki

Status and prospects of the Super-Kamiokande and the Hyper-Kamiokande experiment

超级神冈和超神冈实验的现状与展望