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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の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17J08025
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)
研究機関岡山大学

研究代表者

徐 宸原  岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード中性子星合体のニュートリノ事象探索 / 酸素原子核脱励起ガンマ線 / 核破砕事象の除去
研究実績の概要

今年度の前半は、昨年度に引き継ぎ、スーパーカミオカンデ(SK)における大気ニュートリノの荷電カレント(CCQE)反応由来の脱励起ガンマ線の解析を行った。
大気ニュートリノのCCQE反応由来の信号は、超新星背景ニュートリノ(SRN)探索の主なバックグランド成分である。CCQE反応で生成されるミュー粒子の信号から、脱励起ガンマ線の信号を識別できれば、SRN探索においてCCQE反応由来のバックグランド成分を正確に見積る事ができる。
その為、シミュレーションを利用して、ミュー粒子の事象からガンマ線を探索する手法を確立した上、SK-IVの十年間のデータで酸素原子核からの脱励起ガンマ線の信号探索を行った。解析を進める途中、チェレンコフ閾値に近いミュー粒子が脱励起ガンマ線と近似した信号を出すという新たな問題を発見し、それに取り込んだ。シミュレーションでその両者を区別する方法を確立し、問題点を解決した。この解析方法をもって、今後SKで脱励起ガンマ線のBranching Ratioというこの研究の最終的な結果が得られると見込める。これまでの解析結果をSKコラボレーションミーティング及び日本物理学会で報告した。
今年度の後半は、昨年度発表した中性子星合体GW170817に伴うニュートリノ信号探索という論文の解析結果を踏まえて、中性子星合体からニュートリノ放出の理論機構を理解し、その内容を国際会議Neutrino Telescopes Workshopで発表した。
また、今年度末に、以上二つの研究課題を博士論文にまとめた。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] オハイオ州立大学CCAPP(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Search for Neutrinos in Super-Kamiokande Associated with the GW170817 Neutron-star Merger2018

    • 著者名/発表者名
      The Super-Kamiokande Collaboration (corresponding author:Chenyuan Xu)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 857 号: 1 ページ: L4-L4

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aabaca

    • 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] Atmospheric neutrino oscillation analysis with external constraints in Super-Kamiokande I-IV2018

    • 著者名/発表者名
      Super-Kamiokande Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 号: 7 ページ: 072001-072001

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.072001

    • 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] Search for an Excess of Events in the Super-Kamiokande Detector in the Directions of the Astrophysical Neutrinos Reported by the IceCube Collaboration2017

    • 著者名/発表者名
      Abe K. , Bronner C. , Pronost G. , Hayato Y. , Ikeda M. , Iyogi K. , Kameda J. , Kato Y. , Kishimoto Y. , Marti Ll. , et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 850 号: 2 ページ: 166-166

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa951b

    • 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] Search for nucleon decay into charged antilepton plus meson in 0.316 megaton・years exposure of the Super-Kamiokande water Cherenkov detector2017

    • 著者名/発表者名
      Super-Kamiokande Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 1 ページ: 012003-012003

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.012003

    • 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] Search for proton decay via p→e+π0 and p→μ+π0 in 0.31 megaton・years exposure of the Super-Kamiokande water Cherenkov detector2017

    • 著者名/発表者名
      The Super-Kamiokande Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 95 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevd.95.012002

    • 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] Search for neutrino signal associated with gravitational wave from neutron-star merger2019

    • 著者名/発表者名
      Chenyuan Xu
    • 学会等名
      XVIII International Workshop on Neutrino Telescopes
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スーパーカミオカンデにおける大気ニュートリノCCQE反応の脱励起ガンマ線解析2019

    • 著者名/発表者名
      徐宸原
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 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ニュートリノCCQE反応の脱励起ガンマ線解析2018

    • 著者名/発表者名
      徐宸原
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 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宇宙線由来核破砕バックグランド除去2017

    • 著者名/発表者名
      徐宸原
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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