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ニュートリノ中性反応の精密測定による超新星背景ニュートリノの探索

研究課題

研究課題/領域番号 17J06141
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関京都大学

研究代表者

芦田 洋輔  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード超新星背景ニュートリノ / ニュートリノ中性カレント弾性散乱反応 / スーパーカミオカンデ / T2K実験 / ミューオンモニター / ニュートリノ中性カレント反応 / 中性子・酸素原子核反応 / ガンマ線
研究実績の概要

本研究の目的は、T2Kビームを用いたニュートリノ中性カレント反応の精密測定、およびその結果を用いたスーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノの探索感度向上である。
最終年度には、前年度に測定したT2K実験でのニュートリノおよび反ニュートリノと酸素の中性カレント反応断面積の結果を学術論文として公表した。また、国際・国内学会での報告も行った。
そして、研究計画通り、スーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノ探索解析に着手した。結果として、これまで100%が課されていた大気ニュートリノの中性カレント反応背景事象の系統誤差を60%程度まで低減することに成功した。これにより、超新星背景ニュートリノフラックスの探索感度を12%向上した。さらに、他の背景事象として重要である宇宙線ミューオンによる核破砕事象を精確に評価・削減するための解析フレームワークを一新した。その他、研究代表者は解析に必須となるデータのプロセスおよびモンテカルロシミュレーションの準備までを全て行い、最終結果を出す準備を整えた。そうして得られた探索結果は世界最高精度のものであった。本結果を元に学術論文を公表する予定である。
上記とは独立して、二年目までに行っていたT2K実験ミューオンモニターに関する研究も引き続き行った。本年度は東北大学において電子ビーム照射試験を行い、プロトタイプ検出器が現状のミューオンモニター検出器よりも有望であるとの結果を得た。
研究代表者は上記の研究結果を元に博士学位論文を執筆し、京都大学より博士号を授与された。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 23件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 23件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] エコールポリテクニーク(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] パドバ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] パドバ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] TRIUMF(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] パドバ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] TRIUMF/トロント大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Search for proton decay into three charged leptons in 0.37 megaton-years exposure of the Super-Kamiokande2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka M et al. (The Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 5 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.052011

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the muon neutrino charged-current single pi^+ production on hydrocarbon using the T2K off-axis near detector ND2802020

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Ishida, Y. Oyama et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 1 ページ: 012007-012007

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.012007

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraint on the Matter-Antimatter Symmetry-Violating Phase in Neutrino Oscillations2020

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 580 号: 7803 ページ: 339-339

    • DOI

      10.1038/s41586-020-2177-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Electron Antineutrino Appearance in a Long-Baseline Muon Antineutrino Beam2020

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 16 ページ: 161802-161802

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.161802

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of neutrino and antineutrino neutral-current quasielasticlike interactions on oxygen by detecting nuclear deexcitation gamma rays2019

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Ishida, Y. Oyama et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 11 ページ: 112009-112009

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.112009

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Atmospheric neutrino oscillation analysis with improved event reconstruction in Super-Kamiokande IV2019

    • 著者名/発表者名
      Jiang M. et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 号: 5 ページ: 1-39

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz015

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for light sterile neutrinos with the T2K far detector Super-Kamiokande at a baseline of 295 km2019

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Ishida, Y. Oyama et al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 7 ページ: 071103-071103

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.071103

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for neutral-current induced single photon production at the ND280 near detector in T2K2019

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Ishida, Y. Oyama et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics

      巻: 46 号: 8 ページ: 8-8

    • DOI

      10.1088/1361-6471/ab227d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for heavy neutrinos with the T2K near detector ND2802019

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 5 ページ: 052006-052006

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.052006

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the muon neutrino charged-current cross sections on water, hydrocarbon and iron, and their ratios, with the T2K on-axis detectors2019

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, T. Ishida, Y. Oyama et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 号: 9 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz070

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of Super-Kamiokande with Gadolinium to Low Energy Antineutrinos from Pre-supernova Emission2019

    • 著者名/発表者名
      Simpson C. et al., the Super-Kamiokande Collaboration
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 号: 2 ページ: 133-133

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4883

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Astronomical Neutrinos from Blazar TXS 0506+056 in Super-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara K. et al. (The Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 887 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab5863

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasielastic cross section using atmospheric neutrinos at Super-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Wan L et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 3 ページ: 032005-032005

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.032005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Separation of gamma-ray and neutron events with CsI(Tl) pulse shape analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Ashida Y et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 号: 4

    • DOI

      10.1093/ptep/pty040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A new electron-multiplier-tube-based beam monitor for muon monitoring at the T2K experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Ashida Y et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 号: 10

    • DOI

      10.1093/ptep/pty104

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of inclusive double-differential nu_mu charged-current cross section with improved acceptance in the T2K off-axis near detector2018

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 1 ページ: 012004-012004

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.012004

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of nuclear effects in muon-neutrino scattering on hydrocarbon with a measurement of final-state kinematics and correlations in charged-current pionless interactions at T2K2018

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 3 ページ: 032003-032003

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.032003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Physics potentials with the second Hyper-Kamiokande detector in Korea2018

    • 著者名/発表者名
      K. Abe, O. Yasuda et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 号: 6

    • DOI

      10.1093/ptep/pty044

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for CP violation in Neutrino and Antineutrino Oscillations by the T2K experimen with 2.2x10^21 protons on target2018

    • 著者名/発表者名
      K.Abe, T.Ishida, Y.Oyama et al
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 17 ページ: 171802-171802

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.171802

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First measurement of the νμ charged-current cross section on a water target without pions in the final state2018

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 号: 1 ページ: 012001-012001

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.012001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Updated T2K measurements of muon neutrino and antineutrino disappearance using 1.5×10^21 protons on target2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya, T. Nakadaira, A.K. Ichikawa, Y. Seiya 他 (T2K Collaboration 約300名)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 96 号: 1 ページ: 011102-011102

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.011102

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of ν ̄μ and νμ charged current inclusive cross sections and their ratio with the T2K off-axis near detector2017

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 5 ページ: 052001-052001

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.052001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of neutrino and antineutrino oscillations by the T2K experiment including a new additional sample of ne interactions at the far detector2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakaya, T. Nakadaira, A.K. Ichikawa, Y. Seiya, A. Minamino 他(T2K Collaboration 約300名)
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 96 号: 9 ページ: 092006-092006

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.092006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Neutrino-oxygen neutral-current elastic interactions as a background in supernova relic neutrino search2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Supernova Relic Neutrino Searches2019

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔
    • 学会等名
      第26回素粒子国際センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スーパーカミオカンデにおける超新星背景ニュートリノ探索2019

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔、他スーパーカミオカンデコラボレーション
    • 学会等名
      第75回日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] T2K 実験-後置検出器におけるニュートリノ-酸素原子核中性カレント弾性散乱反応断面積の測定2019

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔、他T2K コラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会 第74 回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超新星背景ニュートリノ探索における背景事象精密評価のためのニュートリノ-酸素原子核中性カレ ント弾性散乱反応断面積の測定2019

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔
    • 学会等名
      第32 回 超新星背景ニュートリノ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スーパーカミオカンデにおける中性子・酸素原子核反応シミュレーションの改良2018

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔、他スーパーカミオカンデコラボレーション
    • 学会等名
      日本物理学会 2018 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] T2K 実験ミューオンモニターのための新型検出器・電子増倍管に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔、他5 名
    • 学会等名
      日本物理学会 2018 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of neutron-oxygen reaction model at Super-Kamiokande for neutrino neutral current interaction study2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Neutrino Frontiers
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニュートリノ中性カレント反応精密測定のための核子・酸素原子核反応に関する研究 (結果)2017

    • 著者名/発表者名
      芦田 洋輔 他
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] T2K実験ミューオンモニターのための二次電子放出を利用した新型検出器開発2017

    • 著者名/発表者名
      芦田 洋輔 他
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of gamma-rays from neutron-oxygen reaction for neutrno-nucleus interaction2017

    • 著者名/発表者名
      Ashida Y
    • 学会等名
      The 10th International Neutrino Summer School (INSS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARC Nu Muon Monitor2017

    • 著者名/発表者名
      Ashida Y
    • 学会等名
      The 10th International Workshop on Neutrino Beams and Instrumentation (NBI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of gamma-rays from neutron-oxygen reaction for neutrno-nucleus interaction2017

    • 著者名/発表者名
      Ashida Y
    • 学会等名
      The 19th International Workshop on Neutrinos from Accelerators (NUFACT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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