世界最高精度での地球ニュートリノ観測によるマントル対流構造の解明

通过世界最高精度的地中微子观测阐明地幔对流结构

• 批准号: 22KJ0258
• 负责人: 川田 七海
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0258/
• 关键词: 素粒子; ニュートリノ; 地球科学; 地球進化; 地球の熱収支; マントル対流; 地球組成

当初の研究計画を概ね遂行した。以下に、研究計画に記載した各項目について状況を記述する。(i) 原子炉ニュートリノ不定性の削減: 原子炉ニュートリノ異常を解決する第一原理計算を試みたところ、単寿命核種の崩壊過程におけるエネルギー準位の不定性(パンデモニウム効果)があることにより、第一原理的に正確な原子炉ニュートリノ計算が殆ど不可能であることが判明した。そこで、短距離原子炉ニュートリノ観測実験DayaBayの観測スペクトルをKamLANDにおけるスペクトルに変換することで対応した。また、低原子炉期間に相対的に寄与が大きくなる国外の原子炉について、IAEAの報告書をもとに網羅的に見積もり、系統誤差を削減した。(ii) 検出器の経年劣化による不定性の削減: 検出器の経時変化を緩和する信号増幅器の導入を進め、現在でも進行中である。また、検出器の応答変化をパラメータ化し観測される物理パラメータに補正をかけることで、地球ニュートリノ観測データセットに検出器経時変化の影響が及ぶことのないようにした。(iii) 地球ニュートリノフラックス、スペクトルの評価; 地球モデルの検証: 約20年分の観測データを用いて地球ニュートリノフラックス、スペクトルを評価した。KamLAND観測結果との比較から、地震波観測結果に基づいてマントル一層対流構造と比較的多くの放射化熱量を主張するHigh-Qモデルを棄却した。このことから、マントルが複数層の対流構造を持つことについて、初めて直接的な示唆を得た。この成果は学術誌Geophysical Research Letters, Volume 49, Issue 16にて報告した。また、関連する地球科学/素粒子物理学の学会においても成果を報告した。現在は地球ニュートリノ観測精度の更なる向上やKamLAND実験の将来計画に向けた新たな研究開発に着手している。

The initial research project was carried out. The following is a description of the status of each project. (i)Reduction of uncertainty in atomic furnace: First principles calculation of atomic furnace abnormal solution, single lifetime nuclide collapse process, uncertainty of production level, first principles calculation of atomic furnace abnormal solution, impossible determination. For short distance atomic furnace, please contact us for more information. For example, in the case of nuclear power plants, the number of nuclear power plants and nuclear power plants in the world is relatively small, and the number of nuclear power plants in the world is relatively small. (ii)Reduction of uncertainty in sensor degradation: sensor degradation mitigation, signal amplifier introduction, and now ongoing The change of detector time is affected by the change of detector time, and the change of detector time is affected by the change of detector time. (iii)The Earth's history is about 20 years old, and the Earth's history is about 20 years old. Kamland survey results and comparison, seismic wave survey results in the base layer of the structure and comparison of the radiation heat claim high-Q The structure of multiple layers of flow is maintained, and the initial direct flow is obtained. Geophysical Research Letters, Volume 49, Issue 16. Report on the results of the association of earth sciences/particle physics Kamland's future plans for new research and development are now under way.

项目成果

Lawrence Berkeley National Laboratory/Massachusetts Institute of Technology/Triangle Universities Nuclear Laboratory(米国)

劳伦斯伯克利国家实验室/麻省理工学院/三角大学核实验室（美国）

KamLANDによる地球ニュートリノ観測結果の報告

KamLAND 地中微子观测结果报告

• 发表时间: 2022
• 作者: 川田七海;他KamLANDコラボレーション
• 通讯作者: 他KamLANDコラボレーション

Report on the measurement of geoneutrinos by KamLAND in the reactor-off period in Japan

日本反应堆停堆期间 KamLAND 测量中微子的报告

• 发表时间: 2022
• 作者: Nanami Kawada and the KamLAND collaboration;Abe S. et al.;Nanami Kawada
• 通讯作者: Nanami Kawada

Abundances of Uranium and Thorium Elements in Earth Estimated by Geoneutrino Spectroscopy

• DOI: 10.1029/2022gl099566
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: S. Abe;S. Asami;M. Eizuka;S. Futagi;A. Gando;Y. Gando;T. Gima;A. Goto;T. Hachiya;K. Hata;K. Hosokawa;K. Ichimura;S. Ieki;H. Ikeda;K. Inoue;K. Ishidoshiro;Y. Kamei;N. Kawada;Y. Kishimoto;M. Koga;M. Kurasawa;N. Maemura;T. Mitsui;H. Miyake;T. Nakahata;K. Nakamura;R. Nakamura;H. Ozaki;T. Sakai;H. Sambonsugi;I. Shimizu;Y. Shirahata;J. Shirai;K. Shiraishi;A. Suzuki;Y. Suzuki;A. Takeuchi;K. Tamae;H. Watanabe;Y. Yoshida;Shuhei Obara;A. Ichikawa;S. Yoshida;S. Umehara;K. Fushimi;K. Kotera;Y. Urano;B. Berger;B. Fujikawa;J. Learned;J. Maricic;S. Axani;Z. Fu;J. Smolsky;L. Winslow;Y. Efremenko;H. Karwowski;D. Markoff;W. Tornow;A. Li;J. Detwiler;S. Enomoto;M. Decowski;C. Grant;H. Song;T. O’Donnell;S. Dell’Oro

Nikhef and the University of Amsterdam(オランダ)

Nikhef 和阿姆斯特丹大学（荷兰）