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中性子同時計測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 17K14290
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関岡山大学

研究代表者

伊藤 慎太郎  岡山大学, 自然科学研究科, 特別契約職員(助教) (40780549)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2017年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードニュートリノ / 超新星爆発 / 放射性測定 / 宇宙物理
研究実績の概要

現在の宇宙はビッグバンによって生まれ、その際水素やヘリウムなどの軽い元素のみ生成された。その後、大質量星への進化を経て、超新星爆発によって様々な元素が合成されたと考えられているが、詳細はまだわかっていない。この宇宙初期から起きてきた超新星爆発により生成されたニュートリノ(超新星背景ニュートリノ)は現在も宇宙を漂っており、超新星背景ニュートリノのエネルギースペクトラムは超新星爆発の頻度、つまり星の質量や地球からの距離等に依存する。よって、これを捉えることができれば、星や銀河の形成、宇宙の質量分布等の宇宙誕生から現在までの恒星の進化の歴史の理解が劇的に進む。
世界初の超新星背景ニュートリノの観測を目指すべく、Super-Kamiokande(SK)に硫酸ガドリニウムを導入して中性子同時計測を付加させることで、バックグラウンドを減らして検出効率を上げることを目指したSK-Gdプロジェクトが現在準備中である。
ところで、SKでは超新星背景ニュートリノ以外に、様々なニュートリノの観測も行っている。中でも、太陽から地球に来るニュートリノ(太陽ニュートリノ)を観測するために、SKでは超純水を使用している。よって、SK-Gdにおいても太陽ニュートリノの観測を続けるために、硫酸ガドリニウム中に含まれているウランやトリウムといった放射性不純物を除去する必要がある。本研究課題では、硫酸ガドリニウムに含まれる放射性不純物を高精度で測定する方法を研究し、SKに導入する超高純度硫酸ガドリニウムを決定して、SK-Gdを開始することを目指している。
2017年度は、目標としていた放射性不純物の高精度での測定方法の開発に成功した。この成果はすでに学術論文で公表している。今後は、この方法により決定した硫酸ガドリニウムを試験用タンクに導入して、本番前の試験を行う予定である。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Determination of trace level thorium and uranium in high purity gadolinium sulfate using ICP-MS with solid-phase chromatographic extraction resins2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, Y. Takaku, M. Ikeda, Y. Kishimoto
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1921 ページ: 030003-030003

    • DOI

      10.1063/1.5018990

    • 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
  • [雑誌論文] Determination of trace levels of uranium and thorium in high purity gadolinium sulfate using the ICP-MS with solid-phase chromatographic extraction resin2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, Y. Takaku, M. Ikeda, Y. Kishimoto
    • 雑誌名

      Progress of Theoretircal and Experimental Physics

      巻: 113H01 号: 11 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx145

    • 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
  • [雑誌論文] Status of RI background reduction for SK-Gd2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: PoS (ICRC2017) ページ: 1-5

    • 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
  • [学会発表] SK-Gdのための放射性不純物の測定2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Determination of Trace Levels of Uranium and Thorium in High Purity Gadolinium Sulfate Using ICP-MS with Solid-Phase Chromatographic Extraction Resin2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎太郎
    • 学会等名
      Flavor Physics Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] SK-Gdプロジェクト: 放射性不純物の測定2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎太郎
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Status of RI background reduction for SK-Gd2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 学会等名
      ICRC2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measuring radioactive contamination using ICP-MS2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito
    • 学会等名
      Low Radioactivity Techniques 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2018-12-17  

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