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History of star formation in the universe with high sensitivity observation of supernova relic neutrinos

Planned Research

Project AreaUnraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
Project/Area Number 19H05807
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Sekiya Hiroyuki  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90402768)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 坂口 綾  筑波大学, 数理物質系, 教授 (00526254)
竹内 康雄  神戸大学, 理学研究科, 教授 (60272522)
鈴木 良一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (80357300)
高久 雄一  筑波大学, 数理物質系, 研究員 (40715497)
伊藤 慎太郎  岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(PD) (40780549)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥218,530,000 (Direct Cost: ¥168,100,000、Indirect Cost: ¥50,430,000)
Fiscal Year 2023: ¥47,840,000 (Direct Cost: ¥36,800,000、Indirect Cost: ¥11,040,000)
Fiscal Year 2022: ¥51,220,000 (Direct Cost: ¥39,400,000、Indirect Cost: ¥11,820,000)
Fiscal Year 2021: ¥49,920,000 (Direct Cost: ¥38,400,000、Indirect Cost: ¥11,520,000)
Fiscal Year 2020: ¥35,620,000 (Direct Cost: ¥27,400,000、Indirect Cost: ¥8,220,000)
Fiscal Year 2019: ¥33,930,000 (Direct Cost: ¥26,100,000、Indirect Cost: ¥7,830,000)
Keywords宇宙史 / 超新星爆発 / ニュートリノ / 低放射能技術 / 星形成
Outline of Research at the Start

スーパーカミオカンデの純水中にガドリニウムをこれまで以上に導入することにより、電子ニュートリノの反物質である反電子ニュートリノへの感度を飛躍的に高める。それにより、過去の超新星爆発で発せられた反電子ニュートリノを世界で初検出することを目指す。超新星爆発は、宇宙の進化の過程において、重元素を作り出す主要なプロセスの一つであると考えられており、超新星爆発の歴史にせまることで、現在の宇宙の姿や生命の起源についての根源的な問いにアプローチする。

Outline of Final Research Achievements

Super-Kamiokande was upgraded to be able to distinguish between electron and antielectron neutrinos, and a search for diffuse supernova neutrino background(DSNB) with antielectron neutrinos was performed with the highest sensitivity in the world. As a result, although we did not detect DSNB, we succeeded in placing the world's most stringent limit on the flux of DSNB, as expected. In addition, the detection of neutrinos at the time of the supernova explosion improved the accuracy of determining the direction of the supernova explosion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水チェレンコフ検出器の純水に硫酸ガドリニウムを溶かすことによって、中性子を非常に効率的に検出できること、電子ニュートリノによる反応と反電子ニュートリノによる反応を区別できるようになることを実証した。このことはニュートリノ観測にとどまらず、暗黒物質探索などの素粒子実験へ波及効果が見込まれるし、すでに利用されている。
そして超新星背景ニュートリノ探索において、超新星爆発の温度が高いと予想する、いくつかの理論に制限を付けた。このことは、超新星爆発の発生を待つことなく、過去の超新星爆発を発掘するという、いわばニュートリノを用いた考古学的な手法を開拓したことになる。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (254 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (30 results) Journal Article (24 results) (of which Int'l Joint Research: 20 results,  Peer Reviewed: 24 results,  Open Access: 21 results) Presentation (187 results) (of which Int'l Joint Research: 40 results,  Invited: 54 results) Book (1 results) Remarks (11 results) Funded Workshop (1 results)

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      Volume: 2023 Issue: 12

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      10.1093/ptep/ptad136

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      Volume: 2023 Issue: 10

    • DOI

      10.1093/ptep/ptad117

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      Volume: 951 Issue: 2 Pages: L27-L27

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      10.3847/2041-8213/acdc9e

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      Shinoki M., et al., The Super-Kamiokande Collaboration
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      Physical Review D

      Volume: 107 Issue: 9 Pages: 092009-092009

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.092009

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      10.1093/ptep/ptac157

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      Volume: 2020 Issue: 9

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Published: 2019-07-04   Modified: 2025-01-30  

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