| 研究課題/領域番号 |
22KJ2301
|
|---|
| 補助金の研究課題番号 |
21J22781 (2021-2022)
|
|---|
| 研究種目 |
特別研究員奨励費
|
| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
|---|
| 応募区分 | 国内 |
|---|
| 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
|
|---|
| 研究機関 | 岡山大学 |
|---|
研究代表者 |
酒井 聖矢 岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
|
|---|
| キーワード | 超新星背景ニュートリノ / スーパーカミオカンデ / SK-Gd実験 / NCQE反応 / 核子-原子核反応 / シミュレーション |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
SK-Gd実験で超新星背景ニュートリノの世界初観測を実現するためには、大気ニュートリノによるNCQE反応（大気ニュートリノが原子核内の核子を弾き出し、原子核を励起させる反応）の数をより正確に見積もることが重要である。
現在私はSK-Gd実験で初となる、大気ニュートリノを用いたNCQE反応断面積測定の解析を進めている。この解析結果および考察を国内会議や国際会議で報告する。また、学術論文での発表も予定しており、過去のNCQE反応断面積測定の結果や今後の展望などについても言及する。
|
| 研究実績の概要 |
スーパーカミオカンデガドリニウム(SK-Gd)実験の超新星背景ニュートリノ探索において大気ニュートリノと酸素原子核の中性カレント準弾性散乱(NCQE)反応が主な背景事象となる。NCQE反応数を正確に見積もるためには核子-原子核反応によって発生する脱励起ガンマ線の数やエネルギー、中性子の数の理解が必須となる。
今回、552.2日分のGd質量濃度0.011%の観測データからNCQE事象を選別し、核子-原子核反応モデルの比較および大気ニュートリノ-酸素原子核NCQE反応断面積の測定を行った。系統的なモデルの比較およびSK-Gd実験におけるNCQE反応断面積の測定は本研究が初であり、これらは1-2年目に行ったGeant4ベースのシミュレーションの性能評価およびその実用化によって生まれた業績である。
まず、現時点でSKの公式モデルであるBertini Cascade ModelとBinary Cascade Model (BIC)、Liege Intranuclear Cascade Model (INCL++)の3つの核子-原子核反応モデルで、再構成チェレンコフ角度分布、再構成エネルギー分布、中性子の数分布の比較を行った。その結果、どの分布においてもBICとINCL++で使用されている脱励起モデルが観測データをより再現することを示唆した。また、NCQE反応断面積を測定した結果、理論予測値およびGd導入前の先行研究の結果と誤差の範囲内で一致した。さらに、本解析に約4年分のGd質量濃度0.03%の観測データを組み合わせることで脱励起モデルを確定し、NCQE反応断面積の系統誤差を削減できる可能性があることを示した。これらの結果および考察をSK-Gd実験グループの全体会議や国内会議、国際会議、学術論文で発表した。そして、上記の結果および考察を学位論文にもまとめ、博士号を取得した。
|
