2016 Fiscal Year Annual Research Report
Neutrino physics with very low energy processes
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25400257
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 実 大阪大学, 理学研究科, 助教 (70273729)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 原子ニュートリノ / 宇宙背景ニュートリノ / コヒーレンス / フォトニック結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子・分子からの光子を伴うニュートリノ対放射(radiative emission of neutrino pair，RENP)の実験の実現に向けて，研究を行なった．本年度はRENPの背景事象となるマクロコヒーレントなQED多光子放射過程(macrocoherent QED process of n-photon emission, McQn)についての研究を進めた．これまでの研究で，3光子過程(McQ3)の抑制が必須であることが明らかになっており，導波管内を用いてbackground freeなRENP実験を行う原理について示してきた．しかし，現実の実験を考えると(可視)光領域の信号のRENP過程では，光領域では超伝導体も完全導体からはほど遠いことから，超伝導導波管を用いたとしても十分なMcQ3過程の抑制は難しい．
そこで，光領域で導波管の役割を果し得るものとして，フォトニック結晶を用いることを提案した．誘電率が周期的に変わる人工物質であるフォトニック結晶は，固体中の電子のバンド構造と同様に，光に対してバンド構造を示す．このバンド構造の禁止帯にMcQ3の光子が入るようにすれば，McQ3を抑制できる．具体的には，動径方向に屈折率の周期性をもつ同軸状の中空ファイバー(ブラッグファイバー)を考え，その中空コア内からの光子の放射について調べた．その結果，禁止帯中での放射率は周期層の数の増大とともに指数関数的に減少することを明らかにした．さらに，ブラッグファイバー中でMcQ3レートを評価し，屈折率比が十分に大きければ，数10から100層程度で必要な20桁以上のMcQ3の抑制が可能になることを示した．
ニュートリノに関連する課題として，チャームを含まないB中間子崩壊におけるレプトンユニバーサリティーの破れ，新しいニュートリノ源であるニュートリノペアビーム等についても研究を行なった．
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