2020 Fiscal Year Annual Research Report
Neutrino Physics and Precise Calculations of Atmospheric Neutrino Spectra
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
19H05111
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| Research Institution | Aomori University |
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Principal Investigator |
緑川 章一 青森大学, ソフトウェア情報学部, 教授 (00265133)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大気ニュートリノ / 標準理論 / ニュートリノ混合 / ミューオン / ハドロン相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニュートリノの性質の解明は、素粒子論の発展において重要である。素粒子論における電弱相互作用の標準理論は、実験や観測と極めて良く一致している。この理論では、ニュートリノを除く他の粒子は質量を持っている。唯一、ニュートリノのみがゼロ質量である。
ところが、1988年のカミオカンデの論文で、標準理論では説明できない大気ニュートリノ異常が観測された。我々は、早速、この異常がニュートリノに質量があることで説明できることを示した。同時に、大気ニュートリノの理論計算を開始し、カミオカンデグループの実験解析に協力した。観測装置は、スーパーカミオカンデへと発展し、ニュートリノには質量があること、クォーク同様に弱い相互作用において混合を引き起こしていることが明らかになった。これら一連の結果は、2015年に梶田隆章宇宙線研究所所長等のノーベル物理学賞へと繋がった。ニュートリノ質量が重要な訳は、これが、宇宙の成り立ちの理解や電弱相互作用の背後にあるメカニズム解明の手掛かりになるからである。
大気ニュートリノ研究は、ニュートリノの性質を明らかにする数少ない研究手段の一つである。ところが、気ニュートリノフラックス計算には、様々な不確定性が存在する。その中で最も大きなものは、一次宇宙線と大気原子とのハドロン衝突の前方散乱断面積である。まず、我々は、ハドロン相互作用モデルの不定性がニュートリノフラックスにどのように影響するかを定量的に調べた。ハドロン相互作用の不定性は、生成されるミューオンフラックスの不定性をももたらす。ところが、大気ミューオンは精密に測定されている。そこで、ミューオンのモデル計算と観測されたフラックスを一致させることによりハドロン相互作用の不定性を小さくすることができた。しかし、異なる高度のミューオンデータは、異なるハドロン相互作用モデルを生ずることも判明した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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