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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00162/
• 关键词: 超新星背景ニュートリノ; スーパーカミオカンデ; 中性子捕獲; 素粒子・原子核反応

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。

Massive stars explode at the end of their lives More than 99 percent of the world's population is now living in outer space. Since the beginning of the universe, supernovae have exploded at a frequency of about 1 second and 1 cycle. The supernova background (SRN) is the world's largest discovery. The purpose of this study is to discover the world's largest SRN detector. The results of 2021 are expected to be confirmed in the summer of 2020. Especially the radiation source (AmBe) is used in the detection device to improve the accuracy, and the detection rate of the neutral sub-detector is derived with high accuracy. After the war, the United States will not be able to stabilize the situation. This study is aimed at improving the understanding of background events in the field of SK particle analysis, precise measurement of particle and nuclear reaction in accelerator applications, and SRN discovery. In the case of large scale nuclear weapons, nuclear weapons, neutral weapons and quasi-nuclear weapons (NCQE) are used to distinguish between nuclear weapons and nuclear weapons. The NCQE is a simple, simple, and accurate measurement of T2K. The accuracy of NCQE reaction is improved, and the uncertainty of reaction is reduced. NA61/SHINE reaction is implemented. The former proposal was formally adopted, and the latter was postponed for a time. The summer of 2022 was decided. The latter is the beginning of a discussion among researchers on the use of RIBF in the Institute of Physical Chemistry.

项目成果

Search for Neutrinos in Coincidence with Gravitational Wave Events from the LIGO–Virgo O3a Observing Run with the Super-Kamiokande Detector

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac0d5a
• 发表时间: 2021-04
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: K. Abe;C. Bronner;Y. Hayato;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;R. Wang;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;P. Weatherly;J. Hill;J. Kim;I. Lim;R. Park;B. Bodur;K. Scholberg;C. Walter;L. Bernard;A. Coffani;O. Drapier;S. El Hedri;A. Giampaolo;M. Gonin;T. Mueller;P. Paganini;B. Quilain;T. Ishizuka;T. Nakamura;J. Jang;J. Learned;L. Anthony;D. Martin;A. Sztuc;Y. Uchida;V. Berardi;M. Catanesi;E. Radicioni;N. Calabria;L. Machado;G. De Rosa;G. Collazuol;F. Iacob;M. Lamoureux;N. Ospina;L. Ludovici;Y. Maekawa;Y. Nishimura;S. Cao;M. Friend;T. Hasegawa;T. Ishida;M. Jakkapu;T. Kobayashi;T. Matsubara;T. Nakadaira;K. Nakamura;Y. Oyama;K. Sakashita;T. Sekiguchi;T. Tsukamoto;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;A. Pritchard;K. Tsui;Y. Fukuda;Y. Itow;H. Menjo;T. Niwa;K. Sato;M. Tsukada;P. Mijakowski;J. Jiang;C. Jung;C. Vilela;M. Wilking;C. Yanagisawa;K. Hagiwara;M. Harada;T. Horai;H. Ishino;S. Ito;Y. Koshio;H. Kitagawa;W. Ma;N. Piplani;S. Sakai;Y. Kuno;G. Barr;D. Barrow;L. Cook;A. Goldsack;S. Samani;C. Simpson;D. Wark;F. Nova;T. Boschi;F. Di Lodovico;J. Migenda;S. Molina Sedgwick;M. Taani;S. Zsoldos;J. Yang;S. Jenkins;M. Malek;J. McElwee;O. Stone;M. Thiesse;L. Thompson;H. Okazawa;S. Kim;I. Yu;K. Nishijima;M. Koshiba;K. Iwamoto;Y. Nakajima;N. Ogawa;M. Yokoyama;K. Martens;M. Vagins;S. Izumiyama;M. Kuze;M. Tanaka;T. Yoshida;M. Inomoto;M. Ishitsuka;H. Ito;R. Matsumoto;K. Ohta;M. Shinoki;J. 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;B. Richards;B. Jamieson;J. Walker;A. Minamino;K. Okamoto;G. Pintaudi;S. Sano;R. Sasaki;A. Ichikawa;K. Nakamura

University Autonoma Madrid(スペイン)

马德里自治大学（西班牙）

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

• 发表时间: 2021
• 作者: 新田 蒼真;榮永 茉利 ,清水 克哉 ,佐々木 岬 ,松本 聖司 ,染川 智弘 ,佐野 孝好 ;兒玉 了祐 ;片桐 健登 ;岩本 良太 ;尾崎 典雅;吉田 将;石田憲二;Yasuhiro Nakajima
• 通讯作者: Yasuhiro Nakajima

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
• 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

University of California, Irvine/Boston University(米国)

加州大学欧文分校/波士顿大学（美国）