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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Search for supernova relic neutrinos by improving neutrino neutral current cross section measurement

Research Project

Project/Area Number 17J06141
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

芦田 洋輔  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Keywords超新星背景ニュートリノ / ニュートリノ中性カレント弾性散乱反応 / スーパーカミオカンデ / T2K実験
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、T2Kビームを用いたニュートリノ中性カレント反応の精密測定、およびその結果を用いたスーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノの探索感度向上である。
最終年度には、前年度に測定したT2K実験でのニュートリノおよび反ニュートリノと酸素の中性カレント反応断面積の結果を学術論文として公表した。また、国際・国内学会での報告も行った。
そして、研究計画通り、スーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノ探索解析に着手した。結果として、これまで100%が課されていた大気ニュートリノの中性カレント反応背景事象の系統誤差を60%程度まで低減することに成功した。これにより、超新星背景ニュートリノフラックスの探索感度を12%向上した。さらに、他の背景事象として重要である宇宙線ミューオンによる核破砕事象を精確に評価・削減するための解析フレームワークを一新した。その他、研究代表者は解析に必須となるデータのプロセスおよびモンテカルロシミュレーションの準備までを全て行い、最終結果を出す準備を整えた。そうして得られた探索結果は世界最高精度のものであった。本結果を元に学術論文を公表する予定である。
上記とは独立して、二年目までに行っていたT2K実験ミューオンモニターに関する研究も引き続き行った。本年度は東北大学において電子ビーム照射試験を行い、プロトタイプ検出器が現状のミューオンモニター検出器よりも有望であるとの結果を得た。
研究代表者は上記の研究結果を元に博士学位論文を執筆し、京都大学より博士号を授与された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 11 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] エコールポリテクニーク(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      エコールポリテクニーク
  • [Int'l Joint Research] パドバ大学(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      パドバ大学
  • [Journal Article] Search for proton decay into three charged leptons in 0.37 megaton-years exposure of the Super-Kamiokande2020

    • Author(s)
      Tanaka M. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 101 Pages: 052001

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.052011

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of the muon neutrino charged-current single π+ production on hydrocarbon using the T2K off-axis near detector ND2802020

    • Author(s)
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 101 Pages: 012007

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.012007

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Constraint on the Matter-Antimatter Symmetry-Violating Phase in Neutrino Oscillations2020

    • Author(s)
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 580 Pages: 339

    • DOI

      10.1038/s41586-020-2177-0

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for Electron Antineutrino Appearance in a Long-Baseline Muon Antineutrino Beam2020

    • Author(s)
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 124 Pages: 161802

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.124.161802

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of neutrino and antineutrino neutral-current quasielasticlike interactions on oxygen by detecting nuclear deexcitation γ rays2019

    • Author(s)
      Abe K. et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 100 Pages: 112009

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.100.112009

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atmospheric Neutrino Oscillation Analysis with Improved Event Reconstruction in Super-Kamiokande IV2019

    • Author(s)
      Jiang M. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2019-05 Pages: 053F01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz015

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for light sterile neutrinos with the T2K far detector Super-Kamiokande at a baseline of 295?km2019

    • Author(s)
      Abe K. et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 99 Pages: 071103(R)

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.99.071103

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for neutral-current induced single photon production at the ND280 near detector in T2K2019

    • Author(s)
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Journal of Physics G

      Volume: 46 Pages: 8

    • DOI

      10.1088/1361-6471/ab227d

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for heavy neutrinos with the T2K near detector ND2802019

    • Author(s)
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 100 Pages: 052006

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.100.052006

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Measurement of the muon neutrino charged-current cross sections on water, hydrocarbon, iron, and their ratios, with the T2K on-axis detectors2019

    • Author(s)
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2019-09 Pages: 093C02

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz070

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sensitivity of Super-Kamiokande with Gadolinium to Low Energy Anti-neutrinos from Pre-supernova Emission2019

    • Author(s)
      Simpson C. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 885 Pages: 2

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4883

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Search for Astronomical Neutrinos from Blazar TXS0506+056 in Super-Kamiokande2019

    • Author(s)
      Hagiwara K. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 887 Pages: 1

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab5863

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neutrino-oxygen neutral-current elastic interactions as a background in supernova relic neutrino search2019

    • Author(s)
      Y. Ashida
    • Organizer
      The 16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Supernova Relic Neutrino Searches2019

    • Author(s)
      芦田洋輔
    • Organizer
      第26回素粒子国際センターシンポジウム
  • [Presentation] スーパーカミオカンデにおける超新星背景ニュートリノ探索2019

    • Author(s)
      芦田洋輔、他スーパーカミオカンデコラボレーション
    • Organizer
      第75回日本物理学会年次大会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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