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Development of Ocean Bottom Detector for mantle geo-neutrino measurement

Research Project

Project/Area Number 20H01909
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Watanabe Hiroko  東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (70633527)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上木 賢太  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 副主任研究員 (40646353)
荒木 英一郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), グループリーダー (60359130)
許 正憲  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海資源生産技術開発プロジェクトチーム, プロジェクト長代理 (70359123)
阿部 なつ江  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 主任研究員 (80302933)
笠谷 貴史  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), グループリーダー (90373456)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywords地球ニュートリノ / 地球内放射化熱 / 海洋底検出器
Outline of Research at the Start

「マントルの地球化学組成決定」という核心的な問題解決に向け、これまでに蓄積された素粒子物理学・地球科学、更には必要不可欠である海洋工学の実績を集結することで他に類を見ない盤石な体制を整え、世界に先駆けて低コストでタイムリーにプロトタイプ検出器による海洋底実験を実現する。

Outline of Final Research Achievements

Observation of geoneutrinos originating from the Earth's radioactive materials is an innovative tool to directly observe the total amount of radioactive elements in the Earth, which is related to the fundamental mysteries of the Earth. Toward the development of large-scale research into direct observation of the mantle geoneutrinos, we aimed to develop technology of an ocean-bottom neutrino detector and enhance an interdisciplinary research area. The development of detector elements that can operate in the special high-pressure and low-temperature environment of the ocean floor, detector design and sensitivity estimates based on detector simulations, and the production of a prototype detector have resulted in concrete progress in the 15 years since the idea was first discussed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球内放射性物質由来のニュートリノ「地球ニュートリノ」の観測は、2005年の世界初観測以来、現在でも世界最高精度で観測を継続している日本発の分野横断的研究である。本研究は現代検出器の抱える問題点に着目し、それを克服する「海洋底ニュートリノ検出器」の実現に向け、技術開発や分野形成を行なった。これまでに無い研究分野の融合によりタイムリーに将来の大型研究実現のための具体的な成果を挙げ、現在・将来に渡って本研究分野を主導するための重要な進展となった。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2022 2021 2020

All Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 20 results,  Invited: 14 results)

  • [Presentation] 海洋底ニュートリノ観測による地球深部理解への挑戦2022

    • Author(s)
      渡辺寛子
    • Organizer
      令和4年度 第2回海を拓く現場計測研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Ocean Bottom Detector: frontier of technology for understanding the Mantle by geoneutrinos2022

    • Author(s)
      渡辺寛子
    • Organizer
      Frontier of Understanding Earth’s Interior and Dynamics
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 地球内部熱量を知る新しい目 "海洋底ニュートリノ観測”2022

    • Author(s)
      渡辺寛子
    • Organizer
      第95回海洋技術連絡会講演会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] マントル地球ニュートリノ直接観測に向けた海洋底反ニュートリノ検出器の研 究開発 6: 小型プロトタイプ検出器開発2022

    • Author(s)
      荒木拓登、井上邦雄、渡辺寛子、酒井汰一、William McDonough、 上木賢太、阿部なつ江、櫻井紀旭、許正憲、荒木英一郎、笠谷貴史、吉田弘
    • Organizer
      日本物理学会 2023年春季大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Frontiers of sampling the mantle by drilling to the Moho2022

    • Author(s)
      阿部なつ江
    • Organizer
      Frontier of Understanding Earth’s Interior and Dynamics
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Distributed seafloor sensor network: DONET and beyond2022

    • Author(s)
      荒木英一郎
    • Organizer
      Workshop, Cutting Edge Technology for Understanding the Earth
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ocean Bottom Detector: frontier of technology for understanding the mantle by geoneutrinos2022

    • Author(s)
      渡辺寛子、荒木拓登、井上邦雄、酒井汰一、William McDonough、 上木賢太、阿部なつ江、櫻井紀旭、許正憲、荒木英一郎、笠谷貴史、吉田弘
    • Organizer
      Underwater Technology 2023
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球ニュートリノ観測による地球内熱生成量の解明2022

    • Author(s)
      渡辺寛子
    • Organizer
      第24回守田科学研究奨励賞授賞式
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Ocean Bottom Detector : new under-development anti-neutrino detector for direct observation of mantle geo-neutrino2022

    • Author(s)
      酒井汰一、渡辺寛子、荒木拓登、井上邦雄、William McDonough、 上木賢太、阿部なつ江、櫻井紀旭、許正憲、荒木英一郎、笠谷貴史、吉田弘
    • Organizer
      Goldschmidt 2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neutrino Geoscience: current and future prospects2022

    • Author(s)
      渡辺寛子
    • Organizer
      核-マントルの相互作用と共進化 令和3年度研究集会
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] マントル地球ニュートリノ直接観測に向けた海洋底反ニュートリノ検出器の研究開発2022

    • Author(s)
      酒井汰一
    • Organizer
      核-マントルの相互作用と共進化 令和3年度研究集会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] マントル地球ニュートリノ直接観測に向けた海洋底反ニュートリノ検出器の研究開発52022

    • Author(s)
      酒井汰一
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
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  • [Presentation] Ocean Bottom Detector: measuring the Earth's neutrino flux in the sea2021

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      渡辺寛子
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      Pacific Array Workshop 2021
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  • [Presentation] Study of Ocean Bottom Detector(OBD) for observation of geo-neutrinos from the mantle2021

    • Author(s)
      酒井汰一
    • Organizer
      Pacific Array Workshop 2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of Ocean Bottom Detector for observation of geo-neutrinos from mantle2021

    • Author(s)
      酒井汰一
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
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  • [Presentation] Understanding the Earth's Interior and Dynamics: Interdisciplinary Approach2021

    • Author(s)
      渡辺寛子
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of Ocean Bottom Detector for observation of geo-neutrinos from mantle2021

    • Author(s)
      酒井汰一
    • Organizer
      TAUP2021
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  • [Presentation] マントル地球ニュートリノ直接観測に向けた海洋底反ニュートリノ検出器の研究開発42021

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      酒井汰一
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      日本物理学会2021秋季大会
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  • [Presentation] Neutrino Geoscience: measuring the Earth's neutrino flux and constraining its compositions2021

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      Colloquium at Institute for Basic Science
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  • [Presentation] マントル地球ニュートリノ直接観測に向けた海洋底反ニュートリノ検出器の研究開発2021

    • Author(s)
      酒井汰一
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      第7回超新星ニュートリノ研究会
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  • [Presentation] Neutrino Geoscience: measuring the Earth's neutrino flux and constraining its compositions2021

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      Caltech Physics Colloquium
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  • [Presentation] Study of Ocean Bottom Detector for observation of geo-neutrinos from mantle2021

    • Author(s)
      酒井汰一
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      XIX International Workshop on Neutrino Telescopes
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  • [Presentation] マントル地球ニュートリノ直接観測に向けた海洋底反ニュートリノ検出器の研究開発32021

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      第76回日本物理学会年次大会
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  • [Presentation] Simulation Study of Ocean Bottom Detector for observation of geoneutrinos from the mantle2020

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      酒井汰一
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      Neutrino 2020
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  • [Presentation] Study of Ocean Bottom Detector for observation of geo-neutrinos from mantle2020

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      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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