Study on Majorana Nature and Number of Generations of Neutrinos with a Large Liquid Scintillator Detector

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research
• Project/Area Number: 26104002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Inoue Kunio 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (10242166)
• Project Period (FY): 2014-07-10 – 2019-03-31
• Keywords: 二重ベータ崩壊 / マヨラナニュートリノ / 宇宙物質優勢 / 極低放射能 / 地球ニュートリノ

Outline of Final Research Achievements

KamLAND-Zen studies Majorana nature of neutrinos through the search for Neutrinoless Double Beta Decay with 136Xe loaded liquid scintillator. It has succeeded to install the world largest amount of double beta decay nuclei and to reduce radioactive impurities by purification. The world-leading limit obtained from the search almost fully rejects the quasi-degenerated region of neutrino mass hierarchy. Then, it successfully introduced double amount of xenon with newly developed 10 times lower radio-impurity mini-balloon. The fiducial volume for the search has been expand by factor 4 thanks to the achieved low-radioactivity. The 5 years sensitivity of the launched experiment reaches inverted hierarchy region and allows to examine multiple theoretical models.

Free Research Field

ニュートリノ実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索においてニュートリノ質量の縮退構造を排除し、世界を大幅にリードする感度を達成したことで、研究手法の正しさを実証することができたとともに、将来の見通しが立つようになり、「宇宙物質優勢の謎」といった根源的な疑問を解明できる可能性が高まった。本研究による研究の進展は世界の競合に大きな影響を与え、世界の将来計画をさらに高感度に改良していくことを促し、分野全体の底上げにつながった。また、知的好奇心を喚起するテーマにおいて世界をリードする研究を国内で進行させていることで、優秀な若手の興味を引きつけ、科学立国日本の将来を担う人材発掘や育成に貢献する。