2015 Fiscal Year Annual Research Report
大気ニュートリノを用いた質量階層構造の研究と次世代研究フロンティアの発展
| Project Area | Unification and Development of the Neutrino Science Frontier |
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| Project/Area Number |
25105004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
塩澤 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (70272523)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 州 神戸大学, 理学研究科, 助教 (20243298)
早戸 良成 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (60321535)
横山 将志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90362441)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 核子崩壊 / ニュートリノ天文学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大気ニュートリノを用いた質量階層構造等のニュートリノ振動研究と、次世代基幹実験実現のための準備研究を行う。前者では「スーパーカミオカンデ」検出器において取得された高統計かつ高精度の大気ニュートリノ観測データを用いて、ニュートリノの質量階層構造の世界最高感度での研究と世代間混合の精密測定を行う。さらに後者では、次世代ニュートリノ検出器「ハイパーカミオカンデ」のための要素開発と実証試験を行う。本研究で目指すニュートリノの質量階層構造の解明は、次世代実験ハイパーカミオカンデにおける粒子・反粒子対称性の破れの発見の可能性を高め、二重ベータ崩壊実験によるニュートリノのディラック／マヨラナ性の決定可能性を明らかにする、将来の研究の重要な礎となる。
大気ニュートリノ研究では、質量階層構造決定感度の鍵となる電子ニュートリノと反電子ニュートリノの分離アルゴリズムの改善を行い、電子（反電子）ニュートリノサンプルの純度を６０％（３０％）に高めることに成功した。また２つの核子が同時に崩壊する現象の探索を行い、大統一理論に世界最高の制限をつけることに成功した。
ハイパーカミオカンデ準備研究では、１２カ国からなる国際共同グループを正式に立ち上げ、ホスト機関となる東京大学宇宙線研究所と高エネ研素粒子原子核研究所の間の協力協定を締結し、推進体制を見える形で整備した。さらに外部委員による国際諮問委員会を２日間開催し、計画のサイエンスの重要性や設計、推進体制などについての支持とさらなる計画推進を推奨された。また委員会の推奨に従い、地下空洞掘削のための事前調査を行い、残土堆積場の安定性が確かめられた。以上により、日本学術会議による学術大型計画のマスタープラン２０１７に対して、計画の提案を提出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大気ニュートリノを用いた質量階層性研究では、世界最高感度を達成しており、翌年以降の研究結果を出す準備が整い、順調に進展しているといえる。
ハイパーカミオカンデの準備研究においては、国際研究グループを正式発足させ、グループの内部組織として、国際メンバーからなる運営会議、参加国代表者会議、リーダー会議を設置した。さらに東大宇宙線研究所と高エネ研素粒子原子核研究所間の協力協定の締結と外部諮問委員会の立ち上げを行い、中核機関と研究者を含む国際推進体制を正式に立ち上げたといえる。また国際研究グループは、実験装置の設計及び期待感度、建設費の国際分担などをハイパーカミオカンデ計画デザインレポートとしてまとめた。以上の進展をもとに、日本学術会議の大型施設のマスタープランに提案書を提出した。以上ハイパーカミオカンデ準備も大きな進展を積み重ねてきており、計画の承認に向けて順調に進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
大気ニュートリノの研究においては、いよいよ開発した解析アルゴリズムと観測データを用いて、質量階層構造の研究結果を出す。結果は国際会議等で広く発表する。
ハイパーカミオカンデの準備研究においては、要素開発の完了を目指して、研究を推進する。中でも計画実現の大きな鍵となる、大空洞実現性を示すための地盤調査と、感度、精度、低ノイズの全てにおいて従来型を超える新型光センサーの開発を進める。また国内での計画承認を目指して概算要求に向けた準備を進める。
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