Resolving the gamma-ray emission mechanism from the giant resonance of 12C and 16O and the detection of supernova neutrinos

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本研究の目的は、1)軽い安定核の典型である炭素、酸素の巨大共鳴領域からの粒子崩壊と直接電磁崩壊のγ線データ解析により、崩壊機構を定量的に解明すること、2)その結果を超新星爆発からのニュートリノ反応検出に生かすこと、である。2022年度には、原子核の核摸型の専門家である日大鈴木俊夫氏が本研究分担者になり研究組織が一層強化された。スーパーカミオカンデ(SK)実験は、2022年年度に純水にガドリニウム(Gd)0.03%導入し中性子検出能力を装備し、SK-Gd実験としてニュートリノ観測を開始した。これらの状況を考慮し、2022年度は目標の2)により力を入れた。これまでは、ランガンケらがニュートリノと酸素の巨大共鳴(16MeV以上の励起状態)生成反応からの5MeV以上のγ線検出が提案されていた。我々は、12.97MeVと12.53MeVの励起状態へのニュートリノ酸素中性カレント反応に着目し、4.4MeVγ線検出の断面積を世界で初めて計算した(文献１、PTEP2023, 013D02)。その際に、酸素原子核の励起状態である12.97MeVと12.53MeVの間のアイソスピン混合も定量的に評価した。さらに、10kpcの超新星爆発の際のSK実験での事象数の特徴についても議論した。第２にGdの熱中性子捕獲反応で生成された２つのγ線の角度相関を解析出版した（文献２、PTEP2023, ptad059）。この知見はSK-Gd実験やGdを中性子検出に使う実験には重要である。鈴木氏は、電子型ニュートリノとO18の荷電反応を核模型で計算し、O16の場合より大きな断面積を得た。O18の同位体含有率0.205%を考慮してSK実験による超新星ニュートリノのO18同位体による事象数を評価した。2名共に2022年度に主要な国際会議において招待講演を行い、これらの成果を発表した。成果は順調にまとまりつつある。