ニュートリノで探る深宇宙

• 研究領域: ニュートリノフロンティアの融合と進化
• 研究課題/領域番号: 25105005
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 吉田 滋 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (00272518)
• 研究分担者: 石原 安野 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (40568929) ; 奥村 公宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (70361657) ; 間瀬 圭一 千葉大学, 大学院理学研究院, 助教 (80400810)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 181,740千円 (直接経費: 139,800千円、間接経費: 41,940千円); 2017年度: 30,290千円 (直接経費: 23,300千円、間接経費: 6,990千円); 2016年度: 38,740千円 (直接経費: 29,800千円、間接経費: 8,940千円); 2015年度: 33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円); 2014年度: 39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円); 2013年度: 39,780千円 (直接経費: 30,600千円、間接経費: 9,180千円)
• キーワード: 宇宙線 / ニュートリノ / 南極 / 素粒子 / 素粒子実験

研究成果の概要

高エネルギーニュートリノ天文学が豊富な観測データに基づく新しい研究分野として花開いた。南極に設置したIceCube ニュートリノ観測実験による観測データ解析を遂行し TeV から PeV 領域にかけてニュートリノ束が宇宙から飛来していることを明らかにした。その主要な放射源天体はいまだ同定されていないものの、今後のデータの蓄積によってニュートリノ点源同定につながる道筋をつけたといえる。新型の高機能検出器 D-Egg を開発することで、現在の観測能力をさらに増強する技術も獲得した。IceCube 実験の次期アップグレードには、このD-Egg検出器が主要検出器として採用されることが決定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人類は宇宙を観測する手段として、ガリレオの時代から一貫して光、すなわち電磁波信号の検出に依存してきた。しかし2010年代に、重力波、そしてニュートリノという全く新たな信号を宇宙観測の手段として利用できるまでに至った。本研究成果は、それ自体未知の部分が多い素粒子ニュートリノを、活動的宇宙を観測する手段として定着させ、ニュートリノ天文学の急速な発展を実現した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Wisconsin - Madison/University of Maryland/LBNL(米国)
• [国際共同研究] RWTH AACHEN UNIVERSITY/DESY/University of Wuppertal(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Uppsala/Stockholm University(スウェーデン)
• [国際共同研究] University of Wisconsin, Madison/University of Maryland/University of Alabama(米国)
• [国際共同研究] RWTH AACHEN UNIVERSITY/DESY/University of Mainz(ドイツ)
• [国際共同研究] ULB/VUB/University of Gent(ベルギー)
• [国際共同研究] Stochholm University/Uppsala University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Sungkyunkwan Unicersity(韓国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] ウイスコンシン大学/メリーランド大学/ローレンス バークレー国立研究所(米国)
• [国際共同研究] DESY/RWTH Aachen/University of Wuppertal(ドイツ)
• [国際共同研究] ウイスコンシン大学(米国)
• [国際共同研究] DESY(ドイツ)
• [国際共同研究] ストックホルム大学/ウプサラ大学(スウェーデン)
• [国際共同研究] ブリュッセル自由大学(ベルギー)
• [国際共同研究] ジェネーブ大学(スイス)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A (2018)
  • 著者名/発表者名: The IceCube Collaboration、Fermi-LAT、MAGIC、AGILE、ASAS-SN、HAWC、H.E.S.S.、INTEGRAL、Kanata、Kiso、Kapteyn、Liverpool Telescope、Subaru、Swift/NuSTAR、VERITAS、VLA/17B-403 teams
  • 雑誌名: Science 巻: 361 号: 6398 ページ: 1378-1378
  • DOI: 10.1126/science.aat1378
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshida, A. Ishihara 他（ IceCube collaboration）
  • 雑誌名: Science 巻: 361 号: 6398 ページ: 147-151
  • DOI: 10.1126/science.aat2890
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] OBSERVATION AND CHARACTERIZATION OF A COSMIC MUON NEUTRINO FLUX FROM THE NORTHERN HEMISPHERE USING SIX YEARS OF ICECUBE DATA (2016)
  • 著者名/発表者名: M.G. Aartsen et al (IceCube Collaboration)
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 833 号: 1 ページ: 3-3
  • DOI: 10.3847/0004-637x/833/1/3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Systematics for Atmospheric Neutrinos in IceCube (2016)
  • 著者名/発表者名: IceCube Collaboration (Takao Kuwabara et al )
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 12 ページ: 010014-010014
  • DOI: 10.7566/jpscp.12.010014
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence for Astrophysical Muon Neutrinos from the Northern Sky with IceCube (2015)
  • 著者名/発表者名: M.G. Aartsen, A.Ishihara, L.Mase, S.Yoshida et al. (IceCube Collaboration)
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 8 ページ: 081102-081102
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.081102
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of High-Energy Astrophysical Neutrinos in Three Years of IceCube Data IceCube Collaboration (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ishihara, K. Mase, S. Yoshida, et al
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 113 号: 10 ページ: 101101-101101
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.101101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector (2013)
  • 著者名/発表者名: IceCube Collaboration: A. Ishihara, S. Yoshida, et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 342 号: 6161 ページ: 1242856-1242856
  • DOI: 10.1126/science.1242856
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First observation of PeV-energy neutrinos with IceCube (2013)
  • 著者名/発表者名: M. G. Aartsen, A.Ishihara, K.Mase, S.Yoshida et al (IceCube Collaboration)
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 号: 2 ページ: 021103-021103
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.021103
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Neutrino and multimessenger astrophysics with IceCube (2019)
  • 著者名/発表者名: Aya Ishihara
  • 学会等名: Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research, Sendai, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] IceCube実験による高エネルギーニュートリノ天文学 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田滋
  • 学会等名: 新学術「地下素研究」第5回超新星ニュートリノ研究会 (国立天文台・三鷹）
  • 招待講演
• [学会発表] Development of the front-end electronics for the new optical module “D-Egg or IceCube-Gen2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nagai
  • 学会等名: 5th International Workshop on New Photon-Detectors, Tokyo, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Atmospheric muon and electron neutrino energy spectrum measured by first year of IceCube-86 detector (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Kuwabara
  • 学会等名: Neutrino 2016, UK
  • 国際学会
• [学会発表] High Energy Neutrino Astronomy: An experimental view (2016)
  • 著者名/発表者名: Aya Ishihara
  • 学会等名: International workshop on Astroparticle physics at Yachay, Ecuado
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 次世代南極ニュートリノ望遠鏡IceCube-Gen2に向けた新型光検出器D-EGGの性能評価及び開発状況 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原安野
  • 学会等名: 日本物理学会、宮崎
• [学会発表] 次世代南極ニュートリノ望遠鏡計画 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原安野
  • 学会等名: Neutrino Frontier Workshop、加賀
• [学会発表] Dawn of high energy neutrino astrophysics, (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Mase
  • 学会等名: Everything about Gravity
  • 発表場所: NTU, Taiwan
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Rapporteur Talk, (2015)
  • 著者名/発表者名: A.Ishihara
  • 学会等名: ICRC
  • 発表場所: Hague, Netherlands
  • 年月日: 2015-07-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dual DOM housing up and down PMT pair (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Yoshida
  • 学会等名: HAP workshop
  • 発表場所: Aachen (Germany)
  • 年月日: 2014-12-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The latest IceCube result (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Mase
  • 学会等名: RICH 2013
  • 発表場所: 湘南
  • 年月日: 2013-12-02 – 2013-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] IceCube実験が語るニュートリノと高エネルギー宇宙線起源のリンク (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田滋
  • 学会等名: 特別推進研究研究会「高エネルギーガンマ線でみる極限宇宙2013」
  • 発表場所: 東大宇宙線研究所
  • 年月日: 2013-09-03 – 2013-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] 宇宙起源ニュートリノの発見 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原安野
  • 学会等名: 新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2013-08-31
  • 招待講演
• [学会発表] What can we learn about the ultra-high energy cosmic-ray origin from the present results by the IceCube Neutrino Observatory? (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshida
  • 学会等名: TeVPA 2013
  • 発表場所: カリフォルニア大学, USA
  • 年月日: 2013-08-26 – 2013-08-29
  • 招待講演
• [備考] ハドロン宇宙国際研究センター
  • URL: http://www.icehap.chiba-u.jp/