| 研究課題/領域番号 |
23K03434
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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 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
西村 康宏 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40648119)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 素粒子 / ニュートリノ / 陽子崩壊 / 大統一理論 / 光電子増倍管 / トリガー / 低エネルギー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
素粒子の大統一理論を示唆できる未発見の陽子崩壊の多くのモードは、スーパーカミオカンデで検証されている。ここで検出する水チェレンコフ光の発光量は少なく、多くの光センサによるノイズで低エネルギー検出性能が数MeVに制限されており、大半の陽子崩壊モードでは探索感度が落ちてしまう。そこで、本研究ではこのノイズの時間構造を利用して事象選別効率を向上し、陽子崩壊の発見感度を飛躍的に高める。本研究で開発する技術は、超新星背景ニュートリノの発見感度・将来のハイパーカミオカンデ感度向上などに応用できる。
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| 研究実績の概要 |
素粒子の大統一理論を示唆できる未発見の陽子崩壊の多くのモードは、スーパーカミオカンデで検証されている。水チェレンコフ光は発光量が少なく、多くの光センサによるノイズで特に数MeVの低エネルギー検出性能が制限されており、大半の陽子崩壊モードでは探索感度が落ちてしまう。そこで、本研究ではこのノイズの時間構造を利用して事象選別効率を向上し、陽子崩壊の発見感度を高める。
到達物理感度を抑制している光センサのノイズヒットを落とすため、本年度は実測データを元にした光センサノイズ除去アルゴリズムを開発した。ノイズの主要因の１つであるガラス起因の特徴的なシンチレーション持続光バックグラウンドの時間特性に着目し、機械学習を用いて信号が99%残るように調整したノイズ除去手法で、大気ニュートリノや陽子崩壊を主として用いるデータではノイズ信号の33%を除去でき、より低エネルギーのニュートリノを取得するデータに対しては15%低減を達成した。この違いは取得済時間の長さによるため、トリガーとして実装すればより効率的な除去が可能と見込まれる。また、ノイズ除去後の事象再構成性能向上を検証し、手法の有用性を評価できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
スーパーカミオカンデ取得されるデータに対するノイズ除去効率を明らかにし、解析向上は当初の計画通りに進んでいる。エネルギーしきい値に対する向上評価や検出器要素の調査等は、時間と人手の都合からやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
光センサのノイズを落として事象再構成効率と精度を向上させるために、取得ヒットへ識別情報を残し、トリガー時の選別手法実装を推進する。
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