Development of the new optical sensors for exploration of deep Universe with the next generation neutrino telescopes

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H02174
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Ishihara Aya 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (40568929)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ニュートリノ / 超高エネルギー宇宙線 / マルチメッセンジャー / ニュートリノ検出器

Outline of Final Research Achievements

Cosmic neutrinos bring us with more direct information from the high energy Universe. Furthermore, it allowed us to realize the multi-messenger observation with conventional telescopes using e.g., visible light and gamma rays. The IceCube detector measured distributions of the high energy cosmic neutrino fluxes for the first time. However, the low statistics of the high-energy neutrinos limit its capability. To overcome the situation, we have developed a new optical sensor module that can significantly enhance the efficiency of high-energy neutrino detection. We also have performed several searches for extremely-high energy cosmic neutrinos. These analyses have placed the world's best limit on neutrino flux at energies above 10 PeV placing important constraints on ultra-high energy cosmic ray origins. Moreover, observations of a flaring blazar in coincidence with IceCube real-time alert made the neutrino and multimessenger astronomy a reality.

Free Research Field

ニュートリノ天文学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ニュートリノは通常の望遠鏡では観測が難しい高エネルギー宇宙の情報をもたらす。しかし、その検出は難しいという困難もある。その困難な観測の精度向上を、検出器と解析手法の両面から行い、将来のニュートリノ望遠鏡への道筋をつけることに成功した。天体のマルチメッセンジャー観測は今後の発展が期待される新しい重要な分野へと成長しつつある。また、地上加速器では不可能な高エネルギー現象を解明するために宇宙からくる素粒子ニュートリノを使うという新たな可能性をも示すものであり宇宙天体観測に変革をもたらした。