宇宙由来超高エネルギーニュートリノのIceCube南極実験による検出

• Project/Area Number: 10J40081
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 石原 安野 千葉大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 最高エネルギー宇宙線 / ニュートリノ / ニュートリノ天文学 / GZK機構 / 南極 / アスカリャン効果 / 宇宙物理 / 宇宙線

Research Abstract

2010-2012までの2年分データを用いた超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索解析を遂行した。
2012年1月から、これまでの解析手法の効率化をさらに高めた新たな超高エネルギーニュートリノ探索の解析手法の開発と性能評価をシミュレーション開発とともに行ってきた。この開発結果を基に、IceCube検出器が2011年に完成し初となるIceCube実験がフル稼働状態で取得されたデータを含む2010年から2012年までの最新データの解析を行った。この結果、2012年5月、2つのPeVエネルギーを超える非常に高エネルギーニュートリノの検出に成功した。10-100MeVに分布する超新星ニュートリノを超えるエネルギー領域では、高い流量の大気ニュートリノが宇宙ニュートリノ信号を遮断してきたため超新星・太陽ニュートリノを超えるエネルギーでの宇宙ニュートリノはこれまで見つかってこなかった。これまで観測されてきた中でもっとも高エネルギーのニュートリノである。この2事象が宇宙ニュートリノ由来である可能性は2.8σと見積もることができた。これまでの宇宙ニュートリノ検出実験の中で、最も高い有意性を達成した。この結果は石原がNeutrino2012国際学会(京都、2012年6月)でIceCubeから初となる宇宙ニュートリノ観測の兆候、また、さらなる感度向上の達成報告として発表した。
IceCube実験サイトにおいて、超高エネルギーニュートリノ検出に特化した次世代ニュートリノ検出器の開発を進めている。私はデータ転送システムの開発を行った。氷中埋められたアンテナから安定して氷河表面に転送するシステムとして、光ファイバーを使ったモジュールの製作及びキャリブレーションを行った。このシステムは2012年12月に南極に埋設され現在稼働中である。

Research Products

• [Journal Article] An Absence of Neutrinos Associated with Cosmic-Ray Acceleration in Gamma-Ray Bursts (2012)
  • Author(s): R. Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Nature Volume: 484 Issue: 7394 Pages: 351-354
  • DOI: 10.1038/nature11068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiyear Search for Dark Matter Annihilations in the Sun with the AMANDA-II and IceCube Detectors (2012)
  • Author(s): R. Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 85 Issue: 4 Pages: 42002-42002
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.042002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of Anisotropy in the Galactic Cosmic-Ray Arrival Directions at 400 TeV with IceCube (2012)
  • Author(s): R. Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 746 Issue: 1 Pages: 33-33
  • DOI: 10.1088/0004-637x/746/1/33
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Searches for Periodic Neutrino Emission from Binary Systems with 22 and 40 Strings of IceCube (2012)
  • Author(s): R. Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 748 Issue: 2 Pages: 118-118
  • DOI: 10.1088/0004-637x/748/2/118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Constraints on the origin of the ultra-high energy cosmic-rays using cosmic diffuse neutrino flux limits : An analytical approach (2012)
  • Author(s): S.Yoshida, A.Ishihara
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 85 Issue: 6 Pages: 63002-63002
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.063002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and Initial Performance of the Askaryan Radio Array Prototype EeV Neutrino Detector at the South Pole (2012)
  • Author(s): ARA Collaboration (P.Allison, et al.)
  • Journal Title: Astroparticle Physics Volume: 35 Issue: 7 Pages: 457-477
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2011.11.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Constraints on the extremely-high energy cosmic neutrino flux with the IceCube 2008-2009 Data (2011)
  • Author(s): R.Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 83 Issue: 9 Pages: 92003-92003
  • DOI: 10.1103/physrevd.83.092003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of the atmospheric neutrino energy spectrum from 100 GeV to 400 TeV with IceCube. (2011)
  • Author(s): R.Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 83 Pages: 12001-12001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The first search for extremely-high energy cosmogenic neutrinos with the IceCube Neutrino Observatory (2010)
  • Author(s): R.Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 82 Pages: 72003-72003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Search for Muon Neutrinos from Gamma-Ray Bursts with the IceCube Neutrino Telescope (2010)
  • Author(s): R.Abbasi, et al(IceCube Collaboration)
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 70 Pages: 346-359
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Results from the UHE neutrino searches with the first year data of the completed IceCube detector (2012)
  • Author(s): 石原安野
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Presentation] IceCube : Ultra High Energy Neutrinos (2012)
  • Author(s): 石原安野
  • Organizer: Neutrino2012, The XXV International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Presentation] 超高エネルギーニュートリノ研究の展望 (2012)
  • Author(s): 石原安野
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会シンポジウム:ニュートリノフロンティアの展望
  • Place of Presentation: 関西学院大学(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] The baseline capability of the cosmogenic neutrino search with IceCube (2011)
  • Author(s): Aya Ishihara
  • Organizer: the 32th International Cosmic Ray Conference
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-10
• [Presentation] The search for extremely high energy neutrinos with IceCube (2011)
  • Author(s): Aya Ishihara
  • Organizer: the 32th International Cosmic Ray Conference
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-10
• [Presentation] Recent results from searches for high energy neutrinos with IceCube (2010)
  • Author(s): Aya Ishihara
  • Organizer: The 25th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics (TEXAS 2010)
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Recent results from searches for high energy cosmic neutrinos with IceCube (2010)
  • Author(s): Aya Ishihara
  • Organizer: COSMO/CosPA 2010
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2010-09-27
• [Presentation] Results of the extremely-high energy neutrino search with the half-IceCube detector (2010)
  • Author(s): 石原安野
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 九州工業大学
  • Year and Date: 2010-09-12
• [Remarks]
  • URL: http://www-ppl.s.chiba-u.jp/research/IceCube/ThePeVNeutrinoDetection/