| 研究課題/領域番号 |
20K03989
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
作田 誠 岡山大学, 環境生命自然科学研究科, 特命教授 (40178596)
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| 研究分担者 |
鈴木 俊夫 日本大学, 文理学部, 研究員 (70139070)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 酸素炭素巨大共鳴の崩壊 / 超新星爆発ニュートリノ / ニュートリノ酸素炭素反応 / 電子酸素炭素反応 / 軽原子核の巨大共鳴 / 巨大共鳴の粒子崩壊と電磁崩壊 / 超新星爆発ニュートリノの検出 / ニュートリノ炭素・酸素助大共鳴反応 / ニュートリノ炭素・酸素準弾性反応 / 酸素原子核の巨大共鳴 / ニュートリノ酸素原子核反応 / 電子酸素原子核反応 / 酸素炭素の巨大共鳴 / 電磁遷移 / 超新星爆発 / ニュートリノ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原子核は陽子と中性子の集合体であり、その間に働く強い力で原子核を作り、束縛されている。陽子中性子は個々にエネルギー準位の下から詰まっている。外部（粒子）からの相互作用で高い準位に励起されるという独立粒子的な励起と別に、陽子全体、中性子全体が相互に振動するという集団励起（巨大共鳴）も存在する。本課題は、軽い安定核の典型である炭素酸素の巨大共鳴の崩壊過程をγ線によって定量的に測定、解明することが最初の目的であり、第２の目的は、その結果を超新星爆発ニュートリノの炭素酸素標的による中性カレント反応検出に応用するものである。
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| 研究実績の概要 |
本課題「炭素、酸素の巨大共鳴からのγ線放出機構の解明と超新星ニュートリノ検出」の初期の目的は、軽い安定核の典型である炭素、酸素の巨大共鳴領域からの粒子崩壊と直接電磁崩壊のγ線データ解析により、崩壊機構を定量的に解明すること、そして、その結果を超新星爆発からのニュートリノ検出に生かすこと、であった。水を使った超新星ニュートリノ検出器では世界最大の性能を有するスーパーカミオカンデ(SK)実験は2022年8月からが中性子識別性能(効率75%)を持たせるためガドリニウム(Gd)0.03%を純水に添加し宇宙ニュートリノ観測(SK-Gd実験）を開始した。2023年度の研究実績の概要は、３編の論文出版として研究成果にまとめた。１つ目は、我々のグループだけが持つGd中性子捕獲ガンマ線生成反応データの２つのガンマ線の角度相関を解析出版した。SK実験や暗黒物質実験でも我々のグループのGd中性子捕獲ガンマ線生成反応のエネルギー分布のシミュレーションコード(ANNRI-Gdモデル）が使われているが、今回の成果は、さらに角度相関の性質をデータと理論比較で示したものである。２つ目は、新星爆発ニュートリノの中性カレント酸素反応の内、ニュートリノ反応に大きく関わる酸素の一番低い励起状態(12.97MeV,2-,T=1)からの4.4MeVγ線生成断面積とSKでの事象数を評価し、論文出版した。３つ目は、超新星爆発ニュートリノのうちの電子型ニュートリノと酸素18(天然存在比0.205%)との荷電交換反応(CC) の断面積とSK検出事象数の評価である。このニュートリノ反応の閾値(1.66 MeV)は大変低く、かつ電子型ニュートリノに感度のある興味深い反応であり、論文出版した。このように本研究は来年度の最終年度に向けてまとまりつつある。国際会議で招待講演での成果発表も行なった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究により超新星爆発からのニュートリノ反応検出に生かすという目的に関しては、全種類のニュートリノと酸素の中性カレント反応での4.4MeVガンマ線生成断面積の評価、電子型ニュートリノと酸素18の荷電カレント反応の断面積の評価、の２編の論文出版できた。また、SK-Gd実験のために、我々のグループだけが持つGd中性子捕獲ガンマ線生成反応データの２つのガンマ線の角度相関を解析し、論文出版した。ただ、本研究開始時にコロナ禍があり、解析の学生が就職し、酸素炭素の巨大共鳴のデータの解析が進んでいないのは、反省点である。その分、他のテーマの論文成果に集中した。国際会議で招待講演での成果発表も行なった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究により超新星爆発からのニュートリノ反応検出に生かすという目標に関しては、延長した最後の1年で出版論文をさらにまとめるのみである。現在、反電子型ニュートリと酸素の（一番エネルギー凖位の低いT=1励起状態）の荷電カレント反応の電子スペクトルとガンマ線生成の同時計測の提案論文と、全種類のニュートリノと酸素の中性カレント反応での高エネルギーガンマ線生成(12.97MeV,12.53MeV)の論文を作成中である。さらに、我々のグループだけが持つGd中性子捕獲ガンマ線生成反応データのガンマ線エネルギー分布を検出効率補正し、論文出版準備中である。
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