2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research on history of star formation through observations of supernova relic neutrinos
| Project Area | Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research |
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| Project/Area Number |
26104006
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
作田 誠 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (40178596)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 英之 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (90211987)
池田 一得 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (90583477)
井上 睦夫 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (60283090)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 超新星背景ニュートリノ / ガドリニウム熱中性子捕獲 / 超新星爆発 / ニュートリノ反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
目標である極低レベルのラジウム濃度を達成するするには高純度イオン交換樹脂が必要であり、そのために必要な高純度硫酸ガドリニウムの開発を行った。サンプル中のウラン、トリウムの極低レベルの不純物濃度を評価するためにICPMSを用いた測定方法を開発し、複数企業のサンプルの評価をし、製造プロセスの見直しをすることで高純度化を行った。ラジウムについては、Ge検出器を用いた高精度な測定と液体中のラジウム濃度測定システムを用いて、候補となるサンプルを純水に溶解し、ラジウム含有量の評価を行った。この液体中のラジウム濃度測定システムは、当初バックグラウンドが多かったが使用する活性炭を、D計画研究班で開発された低放射能活性炭に変更したことで目標感度を達成できた。
ガドリニウムの熱中性子捕獲反応で生成されるガンマ線エネルギー分布のデータをまとめ、それを再現する核反応モデルを作成した。超新星爆発ニュートリノの検出に必要な酸素炭素の巨大共鳴からのγ線のデータもまとまった。
超新星背景ニュートリノの理論開発では、複数の親星モデルの重ね合わせをさらに改良する方法を検討した。Muellerらによる多次元輻射流体計算の効果を球対称モデルに取り込むアイデアを用いると親星の構造から放出されるニュートリノの全エネルギーを系統的に評価する計算コードの開発を開始した。一方，超新星背景ニュートリノと同じように過去の星の重力崩壊の頻度によって影響を受ける背景重力波の議論も行った。さらに、超新星ニュートリノの放出量を数値シミュレーションを用いて計算する際に必須となる高密度物質の状態方程式についての共同研究も進めた。富樫らと共同で開発してきた、実験的に求められている核力ポテンシャルを使った状態方程式数値テーブルが完成し、公開した。また古澤らと共同して、核密度以下で多核種が混在する核統計平衡を考慮した状態方程式の改良も行った。
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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
平成28年8月、4月から実施したイオン交換樹脂 評価の追加実験の結果、予想に反して測定に用 いる活性炭からバックグランドとなる放射性不 純物のラドンが放出されていることが判明した 。従って、ラドン放出量の少ない新活性炭に変更し、それからのラドン放出量を測定するため の追加実験したところ放射性不純物レベルが少ないことを確認した。
その結果、硫酸ガドリニウム溶液中の極低レベルラジウム量を測定できるセットアップが完成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
高純度ガドリニウムの開発は順調に進み、20㎏の試作品を開発したICPMSによる極低レベル評価方法によって、ウラン,トリウムが目標を達成していることを確認した。さらに500㎏の試作品を作成し同様の測定を行った結果目標を達成していることを確認した。ラジウムについては、ゲルマニウム検出器で目標を達成していることを確認した。液体中のラジウム濃度測定システム については、バックグラウンド測定を行い感度が我々の目標を達成していることを確認した。29年度には500㎏サンプル測定を行い、結果をまとめているところである。
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