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スーパーカミオカンデにおける核破砕反応の測定と超新星背景ニュートリノの探索

测量超级神冈核爆炸反应并寻找超新星背景中微子

基本信息

批准号：
22KJ2809
负责人：
篠木正隆
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

大質量の恒星は超新星爆発を起こしてその最期を迎えるが、その爆発のエネルギーの99%以上はニュートリノによって放出される。過去の超新星爆発で放出されたニュートリノは現在も宇宙空間を満たしており、これは超新星背景ニュートリノと呼ばれる。超新星背景ニュートリノを実験で測定できれば、超新星爆発の機構や恒星進化への理解が大幅に進むが、観測は難しく現在のところ未発見である。本研究では、大型水チェレンコフ検出器スーパーカミオカンデを利用する。スーパーカミオカンデではガドリニウムを水中に添加し、バックグラウンドとの識別性能を向上する検出器の改良がなされた。改良後の新しい観測データを解析して超新星背景ニュートリノを発見することが本研究の目的である。2022年度の成果のひとつとして、ガドリニウムを導入したスーパーカミオカンデの観測データを解析し、宇宙線ミューオン起源の中性子生成率の測定を実現した。中性子検出効率の向上によるバックグラウンドの削減を目的とし、ガドリニウムを導入したが、この研究成果により、ガドリニウムを導入したスーパーカミオカンデによる高い中性子検出効率が実証され、超新星背景ニュートリノ探索が実現可能であることが確認された。研究結果は論文にまとめ、学術雑誌へ投稿した。さらに、超新星背景ニュートリノの探索感度を制限するバックグラウンドであるリチウム9の測定を行った。スーパーカミオカンデに飛来する宇宙線ミューオンが形成するシャワーは、水中の酸素原子核を破砕して不安定核を生成するが、特にリチウム9の中性子を伴うベータ崩壊事象は超新星背景ニュートリノ事象と酷似しており、除去が難しい。2022年度はリチウム9のベータ崩壊で放出される電子のエネルギー分布を測定し、その成果を日本物理学会などで報告した。

More than 99% of massive stars explode in supernovae. In the past, supernovae exploded in the background, but now they are in outer space. Supernova background measurements, mechanisms of supernova explosions, and stellar evolution have greatly improved, and measurements are difficult. This study aims to explore the use of large water detectors. improve that detection performance of the detector by adding to the wat and removing from the water The purpose of this study is to analyze the background of supernovae. The results of 2022 were analyzed and the generation rate of cosmic rays was measured. The results of this study are as follows: (1) the probability of occurrence of supernovae is higher than the probability of occurrence of supernovae;(2) the probability of occurrence of supernovae is higher than the probability of occurrence of supernovae. The results of the study are published in papers and academic journals. In addition, the detection sensitivity of the supernova background is limited. Cosmic ray formation in water, acid nucleus formation in water, acid nucleus formation 2022 Annual Report of the Japan Physical Society on the Measurement of the Distribution of the Electron in the Solar System