スーパーカミオカンデにおける新たな事象再構成アルゴリズムの開発による陽子崩壊探索
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21J20623
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小川 夏実 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 陽子崩壊 |
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| Outline of Research at the Start |
電磁気力、弱い力、強い力の三つの力の統一を説明する大統一理論は、核子が極めて低い確率でより軽い粒子に崩壊することを予言している。本研究は大統一理論の証拠となる核子崩壊現象を発見、又はその崩壊寿命に世界最高の制限をつけることを目指すものである。世界最大の水チェレンコフ宇宙素粒子観測装置であるスーパーカミオカンデ検出装置を用いて核子崩壊事象を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大統一理論の検証のためには陽子崩壊の事象の観測が極めて重要となると考えられている。本研究ではスーパーカミオカンデにおいて、有力な理論において提唱されている「p→e^+/μ^+η, η→2γ」、「p→e^+/μ^+η, η→3π^0」モードで崩壊する陽子崩壊事象の解析を進めた。この崩壊様式の解析を行った先行する研究において、η中間子と原子核との相互作用の見積もりの不定性が系統誤差の主要因であった。この系統誤差を減らすべく、私は近年電子加速器において行われたη中間子光生成実験、及びη中間子の核子吸収反応実験により得られた反応断面積測定の結果を元に、η中間子と核子の相互作用断面積を推定し、改めて系統誤差の再評価を目指した。過去２年に渡って反応断面積の再評価手法確立し、本研究はその手法を本解析で用いるモンテカルロシミュレーション事象に適用したものである。この結果、陽子崩壊事象の検出効率の系統誤差は約30%から約10%へと低減することができた。また相互作用反応断面積の見直しにより、検出効率もまた先行研究と比較して約20%向上した。同時に未解析のスーパーカミオカンデの約４年間の観測データを含める、計２３年間の実データの再解析を行い、陽子崩壊事象を探索した。解析の結果、陽子崩壊事象の候補は観測されなかった。以上の解析結果と改善した陽子崩壊事象シミュレーションより推定した系統誤差・検出効率の値を用いて「p→e^+η」、「p→μ^+η」モードで崩壊する場合の陽子の寿命の下限値を計算したところ、下限値はそれぞれ1.4×10^34年、7.3 ×10^33年と推定され、世界で最も厳しい制限を与える結果となった。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
