バイカルデュマンド:超高エネルギーニュートリノ天文学のための基礎研究

• 研究課題/領域番号: 08044055
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 政策研究大学院大学 (1997-1998); 埼玉大学 (1996)
• 研究代表者: 岬 暁夫 政策研究大学院大学, 政策研究科, 教授 (20008816)
• 研究分担者: ブガーエフ エドガー ロシア科学アカデミー, 原子核研究所, 上級研究員 ; パルフェーノフ ユーリ イルクーツク国立大学, 応用物理研究所, 所長 ; 菊池 柳三郎 (菊地 柳三郎) 京都大学, 理学研究科, 助手 (10025356) ; 宮地 孝 東京大学, 原子核科学研究センター, 助手 (20013401) ; 小西 栄一 弘前大学, 理工学部, 助教授 (10113789) ; YURI Parfenov Irkutsk State University, Applied Physics Institute, Director ; EDGAR Bugaev Russian Academy of Sciences, Institute for Nuclear Research, Senior Researcher ; エドガー ブガーエフ ロシア科学アカデミー原子核研究所, 上級研究員 ; ユーリ パルフェーノフ イルクーツク国立大学, 応用物理研究所, 所長 ; PANFILOV A. ロシア科学アカデミー原子核研究所, 研究員 ; BUGAEV E. ロシア科学アカデミー原子核研究所, 上級研究員 ; SINEGOVSKI S イルクーツク大学, 物理学科, 助教授 ; BEZRUKOV L. ロシア科学アカデミー原紙核研究所, 副所長 ; BUDNEV N. イルクーツク大学, 応用物理研究所, 助教授 ; POLITYKO S. イルクーツク大学, 物理学科, 助教授 ; 長谷部 信行 愛媛大学, 工学部, 助教授 (10127904) ; PARFENOV I. イルクーツク大学, 応用物理研究所, 所長 ; LAGOUTINE A. アルタイ大学, 物理学科, 教授 ; DEDENKO L. モスクワ大学, 物理学科, 教授 ; 三井 清美 山梨学院大学, 経営情報学部, 助教授 (80013340) ; 藤井 正美 青森大学, 工学部, 教授 (20013691) ; 御法川 幸雄 近畿大学, 理学部, 教授 (90088500) ; 高橋 信介 弘前大学, 教養部, 助教授 (40216742) ; 河野 毅 理化学研究所, 副主任研究員 (60211231) ; 石渡 光正 埼玉大学, 理学部, 助教授 (80184571) ; 井上 直也 埼玉大学, 理学部, 助教授 (40168456)
• 研究期間 (年度): 1996 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 17,600千円 (直接経費: 17,600千円); 1997年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円); 1996年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
• キーワード: ニュートリノ / ニュートリノ天文学 / 超高エネルギー現象 / カスケード過程 / 超高密度プラズマ

研究概要

本研究は、「超高エネルギニュートリノ天文学」という現在、存在していない研究分野を創出するための様々な基礎的な研究を試みるものである。「超高エネルギーニュートリノ天文学」の最大の特徴は、「光では原理的見ることの出来ない宇宙」を「ニュートリノで観測する」というところにある。それを可能するような必要な様々な基礎研究を行うのが本研究の目的である。まず、「超高エネルギーニュートリノ」を検出するには、「低エネルギーニュートリノ」の研究であるスーパーカミオカンデで用いられている通常の光電子増倍管では不可能である。これに代わる高性能半導体光検出器の開発が不可欠である。このため、現在、「ローカルフィードバック型素子」と「超格子型素子」の開発研究を行っている(論文番号14)。超高エネルギーニュートリノ反応は、超高エネルギーエレクトロン、超高エネルギーミューオンからのチェレンコフ光の測定を行うことによって検出される。そのためには、超高エネルギーエレクトロンの様々な状況における振る舞いが問題となる。このような観点から、プラズマ状態での挙動(論文番号1)、強磁場での挙動(論文番号3)、LPM効果の検討(論文番号8、9)の研究を行った。超高エネルギーミューオンに関しては、重原子核の制動輻射に対する影響(論文番号4)、LPM効果の影響(論文番号13)、ミューオンの輸送過程の研究(論文番号11)、を行った。雑音としての大気ミューオンの研究(論文番号13)、また、これらのニュートリノの検出には、チェレンコフ輻射の時間-空間分布の知識(論文番号10)、の研究が必要である。一方、「超高エネルギー・ニュートリノ」に対する理解のためには、それよりエネルギーの低い「高エネルギーニュートリノ」に対する実験的理解が必須であり、これに対する研究がバイカル湖で行われた(論文番号5、6、7)。以上で、「基礎研究」の第一段階が終了したと考える。

研究成果

• [文献書誌] Y.Berchansky, A.Killilov, A.Misaki, T.Roganova and L.Rosental: "Electromagnetic Cascade Processes in Plasma" Preprint-1947, Space Research Institute, Russian Academy of Sciences. 1-43 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Misaki, T.Roganova and L.Rosental: "New Perspective in Electromagnetic Cascade Theory" Bulletin of Russian Academy of Sciences, Physics Series. 61. 550-564 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Kirilov, A.Misaki, B.Narozhin, T.Rosental and L.Rosental: "Cascade Process in Strong Magnetic Field" Bulletin of Russian Academy of Sciences, Physics Series. 61. 555-558 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yu.Andreev and E.Bugaev: "Muon Bremsstrahlung on Heavy Atoms" Physical Review D. 55. 1223-1243 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] V.Balkanov, S.Klimushin et al: "Reconstruction of Atmospheric Neutrinos with the Baikal Neutrino Telescope" Proc.25th Int. Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 7. 25-28 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] V.Balkanov, Yu.Parfenov et al: "Search for Neutrinos from the Core of the Earth with the Baikal Underwater Detector NT-36" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Afreca. 7. 173-176 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] V.Belolaptkov, N.Budenv et al: "The Baikal Deep Underwater Telescope : Design, Performance and First Results" Astroparticle Physics. 7. 263-282 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] E.Konishi and A.Misaki: "Characteristics of Individual LPM Showers in Water" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Afreca. 6. 145-148 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Takahashi, E.Konishi and A.Misaki: "Transition Curves for Cherenkov Radiation Induced by High Energy Muon KM Project" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Afreca. 6. 425-428 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Plyashesnikov, A.Lagutin, V.Makarov and A.Misaki: "Influence of Light Scattering and Finite Size of Shower Particles Disk on Space-Temporal Structure of Cherenkov Radiation Emitted in Water by High Energy Electromagnetic Cascade" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Afreca. 7. 137-140 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Lagutin, P.Togobitski, A.Misaki and V.akarov: "Monte Carlo Simulation of Muon Transport in Rock" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Afreca. 6. 397-400 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] B.K.Lubsandorzhiev et al: "Development of High Sensitive Light Detector for Underwater Telescope" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Afreca. 7. 269-272 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] E.Bugaev, A.Misaki, V.Naumov, T.Sinegovski, S.Sinegovski and N.Takahashi: "Atmospheric Muon Flux at Sea Level, Unerground, and Underwater" Physical Review D. 58. 0540001-1-054001-25 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Polityko, N.takahashi, M.Kato, Y. amada and A.Misaki: "The Bremsstrahlung and Direct Pair Production of Muon at Extremely High Energies" GRIPS Research Report Series. I-98-0005. 1-16 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Miyachi, R.Kikuchi, H.Kan, T.Edamura, S.Furuta, H.Noge, A.Misaki, M.Higuchi, T.Matsuyama, T.Sugawara, I.I.Ivanchik, I.M.Zeleznykh and Z.Y.Sadygo: "Development of Photon Detector" Annual Report of Center for Nuclear Study, Graduate of School of Science, University of Tokyo. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Berchansky, A.Killilov, A.Misaki, T.Roganova and L.Rosental: "Electromagnetic Cascade Processes in Plasma" Preprint-1947, Space Research Institute, Russian Academy of Sciences. 1-43 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Misaki, T.Roganova and L.Rosental: "New Perspective in Electromagnetic Cascade Theory" Bulletin of Russian Academy of Sciences, Physics Series. 61. 550-554 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Kirilov, A.Misaki, B.Narozhin, T.Rosental and L.Rosental: "Cascade Process in Strong Magnetic Field" Bulletin of Russian Academy of Sciences, Physics Series. 61. 555-558 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yu.Andreev and E.Bugaev: "Muon Bremsstrahlung on Heavy Atoms" Physical Review D. 55. 1223-1243 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.Balkanov, S.Klimushin et al: "Reconstruction of Atmospheric Neutrinos with the Baikal Neutrino Telescope" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 7. 25-28 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.Balkanov, Yu.Parfenov et al: "Search for Neutrinos from the Core of the Earth with the Baikal Underwater Detector NT-36" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 7. 173-176 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] V.Belolaptkov, N.Budenv et al: "The Baikal Deep Underwater Telescope : Design, Performance and First Results" Astroparticle Physics. 7. 263-282 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] E.Konishi and A.Misaki: "Characteristics of Individual LPM Showers in Water" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 6. 145-148 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N.Takahashi, E.Konishi and A.Misaki: "Transition curves for Cherenkov Radiation Induced by High Energy Muon KM Project" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 6. 425-428 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Plyashesnikov, A.Lagutin, V.Makarov and A.Misaki: "Influence of Light Scattering and Finite Size of Shower Particles Disk on Space-Temporal Structure of Cherenkov Radiation Emitted in Water by High Energy Electromagnetic Cascade" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 7. 137-140 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Lagutin, P.Togobitski, A.Misaki and V.Makarov: "Monte Carlo Simulation of Muon Transport in Rock" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 6. 397-400 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] B.K.Lubsandorzhiev et al: "Development of High Sensitive Light Detector for Underwater Telescope" Proc.25th Int.Conf.on Cosmic Rays, Durban, South Africa. 7. 269-272 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] E.Bugaev, A.Misaki, V.Naumov, T.Sinegovski, S.Sinegovski and N.Takahashi: "Atmospheric Muon Flux at Sea Level, Underground, and Underwater" Physical Review D. 58. 0540001-1-054001-25 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Polityko, N.takahashi, M.Kato, Y.Yamada and A.Misaki: "The Bremsstrahlung and Direct Pair Production of Muon at Extremely High Energies" GRIPS Research Report Series. 1-98-0005. 1-16 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Miyachi, R.Kikuchi, H.Kan, T.Edamura, S.Furuta, H.Noge, A.Misaki, M.Higuchi, T.Matsuyama, T.Sugawara, I.I.Ivanchik, I.M.Zeleznykh and Z.Y.Sadygo: "Development of Photon Detector" Annual Report of Center for Nuclear Study, Graduate of School of Science, University of Tokyo. (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 岬 暁夫: "Form Factors of Three-Particle Kaon Decay and Atmospheric Neutrino Flavour Ratio at High Energies." Proceeding of 25th ICRC(Durban). 5. 93-96 (1997)
• [文献書誌] Lagutin, A, A et al: "The Lateral Distribution of EAS Electrons." Proceeding of 25th ICRC(Durban). 6. 285-287 (1997)
• [文献書誌] Lagutin, A, A et al: "Monte Carlo Simulation of Muon Transportation" Proceeding of 25th ICRC(Durban). 6. 39-401 (1997)
• [文献書誌] Plyashesnikov, A et al: "Influence of Light Scattering and Finite Size of Shower Particle Disk on Space Temporal Structure of Cherenkov Radiation Emitted in Water by High Energy Electromagnetic Cascade" Proceeding of 25th ICRC(Durban). 7. 137-140 (1997)
• [文献書誌] N.Takahashi et al: "Transition Curves for Cherenkov Radiation Induced by High Energy Muon for KM3 Project." Proceeding of 25th ICRC(Durban). 6. 425-428 (1997)
• [文献書誌] 岬 暁夫, 小西 栄一: "Characteristics of Individual LPM showers in Water" Proceeding of 25th ICRC(Durban). 6. 145-148 (1997)
• [文献書誌] A.Misaki,V.A.Naumov,T.S.Sineovskaya and S.I.Sinegovsky: "Form Factors of Three-Particle Kaon Decay and Atmospheric Neutrino Flavour Ratio at High Energies" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,Sourh Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] A.A.Lagutin,A.Misaki and S.I.Rakin: "Lateral Distribution EAS Electron" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,Sourth Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] A.A.Lagutin,A.Misaki and P.B.Togobitskii: "Moute Carlo Simulation of Muon Transport in Rock" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,Sourth Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] A.A.Lagutin,A.Misaki and A.V.Plyashesnikov: "The Influence of the Light Scatering and the Finite Size of the Shower Partichle Disk on the Space-Temporal Struciure of the Cherenkov Radiation Emitted in Water by a High Energy Electromagnetic Cascade" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Confcrence,Durban,South Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] E.Kouishi and A.Misaki: "Characteristics of Individual LPM Showcrs in Water" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,South Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] E.Konishi A.Misaki and N.Takahashi: "Transition Curves for Cherenkov Radiation Induced High Energy Muon for KM3 project" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,South Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] T.Miyachi,S.Ohkawa,H.Matsuzawa,T.Otogawa,N.Kobayashi and H.Onabe: "Position-Dependent Instability of Lithium-Drifted Silicon Detector" Japanese Journal of Applied Physics.35. 2814-2815 (1996)
• [文献書誌] Yu.M.Andreev and E.V.Bugaev: "Muon bremsstrahlung on heavy atoms" Physical Review D. 55. 1233-1243 (1997)
• [文献書誌] A.Y.Bershansky,A.A.kirillov,A.Misaki,T.M.Roganova and I.L.Rozental: "Electromagnctic Cascade Processes in Plasma" Preprint,Space Research Institute,Russian Academy of Science,Moscow,Russia. 1947. 1-43 (1996)