| 研究課題/領域番号 |
22KJ0258
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| 補助金の研究課題番号 |
22J13229 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
川田 七海 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 特任助教
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 素粒子 / ニュートリノ / 地球科学 / 地球進化 / 地球の熱収支 / マントル対流 / 地球組成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
KamLANDによる地球ニュートリノ観測のさらなる高精度化に向けた研究開発を行う。種々の背景事象詳細見積もり/系統誤差削減の結果、現在の観測精度は統計誤差により制限されている。精度向上には統計量の増大が効果的である。そこで、検出器外縁部から飛来するガンマ線事象とニュートリノ信号事象を区別する事象再構成手法を開発する。これにより有効体積を増大することで、地球ニュートリノ観測精度向上を目指す。
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| 研究実績の概要 |
当初の研究計画を概ね遂行した。以下に、研究計画に記載した各項目について状況を記述する。
(i) 原子炉ニュートリノ不定性の削減: 原子炉ニュートリノ異常を解決する第一原理計算を試みたところ、単寿命核種の崩壊過程におけるエネルギー準位の不定性(パンデモニウム効果)があることにより、第一原理的に正確な原子炉ニュートリノ計算が殆ど不可能であることが判明した。そこで、短距離原子炉ニュートリノ観測実験DayaBayの観測スペクトルをKamLANDにおけるスペクトルに変換することで対応した。また、低原子炉期間に相対的に寄与が大きくなる国外の原子炉について、IAEAの報告書をもとに網羅的に見積もり、系統誤差を削減した。
(ii) 検出器の経年劣化による不定性の削減: 検出器の経時変化を緩和する信号増幅器の導入を進め、現在でも進行中である。また、検出器の応答変化をパラメータ化し観測される物理パラメータに補正をかけることで、地球ニュートリノ観測データセットに検出器経時変化の影響が及ぶことのないようにした。
(iii) 地球ニュートリノフラックス、スペクトルの評価; 地球モデルの検証: 約20年分の観測データを用いて地球ニュートリノフラックス、スペクトルを評価した。KamLAND観測結果との比較から、地震波観測結果に基づいてマントル一層対流構造と比較的多くの放射化熱量を主張するHigh-Qモデルを棄却した。このことから、マントルが複数層の対流構造を持つことについて、初めて直接的な示唆を得た。この成果は学術誌Geophysical Research Letters, Volume 49, Issue 16にて報告した。
また、関連する地球科学/素粒子物理学の学会においても成果を報告した。加えて、地球ニュートリノ観測精度の更なる向上やKamLAND実験の将来計画に向けた新たな研究開発に取り組んだ。
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