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IceCube-Gen2 実験で拓く高エネルギーニュートリノ天文学の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 18H05206
研究種目

特別推進研究

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, ハドロン宇宙国際研究センター, 教授 (00272518)

研究分担者 石原 安野  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (40568929)
清水 信宏  千葉大学, 大学院理学研究院, 助教 (60869395)
永井 遼  千葉大学, 大学院理学研究院, 特任助教 (00801672)
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) 2018-04-23 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
534,820千円 (直接経費: 411,400千円、間接経費: 123,420千円)
2022年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円)
2021年度: 48,880千円 (直接経費: 37,600千円、間接経費: 11,280千円)
2020年度: 138,710千円 (直接経費: 106,700千円、間接経費: 32,010千円)
2019年度: 231,660千円 (直接経費: 178,200千円、間接経費: 53,460千円)
2018年度: 90,610千円 (直接経費: 69,700千円、間接経費: 20,910千円)
キーワードニュートリノ / 素粒子 / 宇宙線 / 南極 / 宇宙物理学 / マルチメッセンジャー / 素粒子実験 / 超高エネルギー宇宙線 / ニュートリノ天文学 / マルチメッセンジャー天文学
研究成果の概要

IceCube-Gen2 実験の第一段階である実験装置アップグレードに提供する新型検出器D-Eggを開発・製作した。大規模な動作試験と検出器応答のモデル化を終了し、南極の深氷河へ埋設される。さらに、2011年より観測データを取得中のIceCube実験の観測データ解析高度化を実施した。到来方向決定精度の大幅な向上、高エネルギーニュートリノ検出の妨げとなる大気由来雑音事象の除去効率改善を実現した。この高度化に基づき、新天体(NGC1068)の発見、超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索解析、可視光・X線波長帯の追観測による放射天体同定感度を高める宇宙ニュートリノ放射同定手法の新手法の開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニュートリノを用いた新しい宇宙物理学・天文学研究を爆発的に進展させることになった。光では暗いのにニュートリノでは明るく輝く銀河の発見、可視光の1,000兆倍ものエネルギーを持つニュートリノが宇宙から飛来していることや、それが反ニュートリノであったことを実証するなど時代を画する成果があった。将来を見据えた技術開発研究も実施した。新型高感度光検出器の開発と製作を完遂し、次世代の観測研究を開始する準備を整えた。次世代実験の建設は2025年末に南極点で行われる。またニュートリノの爆発的な放射を捉えるための解析手法の高度化も行い、この技術に基づいたニュートリノ検出アラートの運用を始める。

評価記号
事後評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの成果があった

評価記号
中間評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる

報告書

(11件)
  • 2024 事後評価(所見) ( PDF )
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 研究概要(中間評価) ( PDF )   実績報告書   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (15件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 8件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 17件、 招待講演 11件) 図書 (1件) 備考 (4件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] UW Madison/Maryland/MSU(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY/Muenster(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] SKKU(韓国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] UW Madison/Maryland/MSU(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY/University of Uppertal/Munster(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] SKKU(韓国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] UW-Madison/Maryland/MSU(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY/University of Uppertal/Munster(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] SKKU(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] UW-Madison/Maryland University/MSU(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY/University of Wuppertal/Munster(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] SKKU(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] UW-Madison/Maryland University/MSU(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] DESY/University of Wuppertal/Munster(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] SKKU(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Search for Extremely High Energy Neutrinos with IceCube2024

    • 著者名/発表者名
      Meier Maximilian for IceCube Collaboration
    • 雑誌名

      Proceedings of Science, ICRC 2023

      巻: 444 ページ: 1-11

    • DOI

      10.22323/1.444.1149

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] D-Egg: a dual PMT optical module for IceCube2023

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R. et al (IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 18 号: 04 ページ: P04014-P04014

    • DOI

      10.1088/1748-0221/18/04/p04014

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multimessenger astronomy driven by high-energy neutrinos2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Shigeru
    • 雑誌名

      Proceedings of Science, ICRC 2023

      巻: 444 ページ: 1-16

    • DOI

      10.22323/1.444.0015

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evidence for Neutrino Emission from the Nearby Active Galaxy NGC 10682022

    • 著者名/発表者名
      R. Abbasi et al (The IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Science

      巻: 378 号: 6619 ページ: 538-538

    • DOI

      10.1126/science.abg3395

    • 関連する報告書
      2022 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] Identifying High-energy Neutrino Transients by Neutrino Multiplet-triggered Follow-ups2022

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yoshida, Kohta Murase, Masaomi Tanaka, Nobuhiro Shimizu, Aya Ishihara
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 937 号: 2 ページ: 108-108

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8dfd

    • 関連する報告書
      2021 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] IceCube-Gen2: the window to the extreme Universe2021

    • 著者名/発表者名
      Aartsen M G et al (IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics

      巻: 48 号: 6 ページ: 060501-060501

    • DOI

      10.1088/1361-6471/abbd48

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of a particle shower at the Glashow resonance with IceCube2021

    • 著者名/発表者名
      The IceCube Collaboration、Aartsen M. G. et al
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 591 号: 7849 ページ: 220-224

    • DOI

      10.1038/s41586-021-03256-1

    • 関連する報告書
      2020 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] Time-Integrated Neutrino Source Searches with 10 Years of IceCube Data2020

    • 著者名/発表者名
      A. Ishihara, 他 IceCube Collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 5 ページ: 051103-051103

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.051103

    • 関連する報告書
      2020 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] Characteristics of the Diffuse Astrophysical Electron and Tau Neutrino Flux with Six Years of IceCube High Energy Cascade Data2020

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

      Physical Review Letters

      巻: 125 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.121104

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constraining photohadronic scenarios for the unified origin of IceCube neutrinos and ultrahigh-energy cosmic rays2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Shigeru、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 8 ページ: 083023-083023

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.083023

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] D-Egg: new optical sensors for the IceCube Upgrade and Gen22020

    • 著者名/発表者名
      Aya Ishihara
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser. 1468 012166

      巻: 1468 号: 1 ページ: 012166-012166

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1468/1/012166

    • 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
  • [雑誌論文] The use of Cherenkov light in the detection of high-energy cosmic rays and neutrinos: The Pierre Auger and IceCube Observatories2020

    • 著者名/発表者名
      Lu Lu、Yuan Tianlu
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 970 ページ: 163678-163678

    • DOI

      10.1016/j.nima.2020.163678

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of the Front-End Electronics for the New Optical Module “D-Egg” for IceCube-Gen22019

    • 著者名/発表者名
      Nagai Ryo
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 27 ページ: 011012-011012

    • DOI

      10.7566/jpscp.27.011012

    • 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
  • [雑誌論文] Differential limit on the extremely-high-energy cosmic neutrino flux in the presence of astrophysical background from nine years of IceCube data2018

    • 著者名/発表者名
      Aartsen M et al (IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 6 ページ: 062003-062003

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.062003

    • 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] Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A2018

    • 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

    • 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
  • [学会発表] Recent cosmogenic neutrino search results with IceCube and prospects with IceCube-Gen22024

    • 著者名/発表者名
      M. Meier
    • 学会等名
      Recontres de Moriond - VHEPU 2024
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High energy diffuse background neutrinos in the Universe: from TeV to EeV2023

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      2023 Fall Meeting of APS DNP and JPS
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neutrino Astronomy2023

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      The 30th Anniversary of the Rencontres du Vietnam
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multimessenger astronomy driven by high-energy neutrinos2023

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida
    • 学会等名
      ICRC 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Search for Extremely High Energy Neutrinos With IceCube2023

    • 著者名/発表者名
      M.Meier
    • 学会等名
      ICRC 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neutrino Astrophysics with IceCube2023

    • 著者名/発表者名
      A.Pollmann
    • 学会等名
      Les Rencontres de Physique
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High energy neutrino astronomy - the neutrino connections to cosmic ray origin: Present and Future2022

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yoshida
    • 学会等名
      CRIS 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photo-sensors for the South Pole Neutrino Observatory: IceCube and IceCube-Gen22021

    • 著者名/発表者名
      Aya Ishihara
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium on "Advanced technologies for future large-scale neutrino experiments
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] IceCube Upgrade & the Performance of the D-Egg Optical Modules2021

    • 著者名/発表者名
      Colton Hill
    • 学会等名
      TeVPA 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチメッセンジャー観測時代における高エネルギー宇宙ニュート リノ観測2021

    • 著者名/発表者名
      石原 安野
    • 学会等名
      第12回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neutrino Astrophysics: Experimental2020

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      AAPPS-DACG Workshop on Astrophysics, Cosmology and Gravitation
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] D-Egg: new optical sensors for the IceCube Upgrade and Gen22019

    • 著者名/発表者名
      A. Ishihara
    • 学会等名
      TAUP 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-messenger astronomy with high energy neutrinos2019

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida
    • 学会等名
      SUBARU TELESCOPE 20TH ANNIVERSARY
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of radio signals from an electron beam using an ice target2018

    • 著者名/発表者名
      K.Mase
    • 学会等名
      ARENA2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-messenger astronomy driven by the High-energy cosmic neutrinos2018

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida
    • 学会等名
      CRIS 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Constratins on UHECR sources with 9 years of the IceCube EHE data2018

    • 著者名/発表者名
      A. Ishinara
    • 学会等名
      VLVnT - 2018 Very Large Volume Neutrino Telescopes
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent results on astrophysics and particle physics from IceCube2018

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      XLVIII International Symposium on Multiparticle Dynamics (ISMD 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of the front-end electronics for the new optical module “D-Egg” for IceCube-Gen22018

    • 著者名/発表者名
      R. Nagai
    • 学会等名
      5th International Workshop on New Photon-Detectors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 深宇宙ニュートリノの発見2020

    • 著者名/発表者名
      吉田滋
    • 総ページ数
      400
    • 出版者
      光文社
    • ISBN
      9784334044725
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] ハドロン宇宙国際研究センター

    • URL

      http://www.icehap.chiba-u.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [備考] ハドロン宇宙国際研究センター

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] ハドロン宇宙国際研究センター

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] ハドロン宇宙国際研究センター

    • URL

      http://www.icehap.chiba-u.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] AMON workshop2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] IceCube Collaboration Meeting2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-25   更新日: 2025-02-04  

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