カムランド禅での世界最高感度のニュートリノレス２重ベータ崩壊の探索研究

• 研究課題/領域番号: 25220704
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 白井 淳平 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (90171032)
• 連携研究者: 三井 唯夫 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20283864) ; 末包 文彦 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (10196678)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 167,830千円 (直接経費: 129,100千円、間接経費: 38,730千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2014年度: 91,910千円 (直接経費: 70,700千円、間接経費: 21,210千円); 2013年度: 66,950千円 (直接経費: 51,500千円、間接経費: 15,450千円)
• キーワード: 素粒子（実験） / ニュートリノ / ２重ベータ崩壊 / カムランド禅 / 液体シンチレータ / キセノン

研究成果の概要

本研究では136Xe核を用いてニュートリノのマヨラナ性（粒子＝反粒子）を検証するカムランド禅実験において、キセノン含有液体シンチレータを保持するバルーンをよりクリーンかつ容積２倍のものに交換し、外部検出器の再建を行った。また背景事象を解明しマヨラナ性に対し世界で最も厳しい制限を与えることに成功した。しかし導入したバルーンにリークが判明したため本計画を終了し新規採択課題により再挑戦を行うことを決定した。

評価記号

検証結果 (区分)

B

研究成果

• [国際共同研究] バークレイ国立研究所/マサチューセッツ工科大学/ワシントン大学(米国)
• [国際共同研究] NIKHEF(オランダ)
• [雑誌論文] Search for Majorana Neutrinos Near the Inverted Mass Hierarchy Region with KamLAND-Zen (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水格
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 117 号: 8 ページ: 082503-082503
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.082503
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Search for double-beta decay of 136Xe to excited states of 136Ba with the KamLAND-Zen experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Asakura, A. Gando, Y. Gando, T. Hachiya, S. Hayashida, H. Ikeda, K. Inoue, K. Ishidoshiro, T. Ishikawa, S. Ishio, M. Koga, S. Matsuda, T. Mitsui, D. Motoki, K. Nakamura, S. Obara, M. Otani, T. Oura, I. Shimizu, Y. Shirahata, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics A 巻: 946 ページ: 171-181
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2015.11.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Laboratory studies on the removal of radon-born lead from KamLAND’s organic liquid scintillator (2015)
  • 著者名/発表者名: KamLAND Collaboration
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods A 巻: 769 ページ: 79-87
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.09.050
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A compact ultra-clean system for deploying radioactive sources inside the KamLAND detector (2014)
  • 著者名/発表者名: T.I. Banks, S.J. Freedman, J. Wallig, N. Ybarrolaza, A. Gando, Y. Gando , H. Ikeda, K. Inoue, Y. Kishimoto, M. Koga et al.
  • 雑誌名: Nucl.Instrum.Meth. 巻: A769 ページ: 8-8
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.09.068
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 原子炉ニュートリノの研究から地球内部の観測へ ～ニュートリノ科学を推進するカムランド実験～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 白井淳平
  • 雑誌名: 日本原子力学会誌アトモス（ATOMΣ） 巻: 56 ページ: 54-58
  • NAID: 130007739701
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reactor on-off antineutrino measurement with KamLAND (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Gando, H. Yoshida, et al. (The KamLAND Collaboration, 44名省略)
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88 号: 3 ページ: 33001-33001
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.033001
  • 査読あり
• [雑誌論文] KamLAND-Zen : Status and Future (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Shirai
  • 雑誌名: Nuclear Physics B (proc. Suppl.) 巻: 237-238 ページ: 28-30
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysbps.2013.04.049
• [学会発表] KamLAND-Zen (2017)
  • 著者名/発表者名: 白井淳平
  • 学会等名: XVII International Workshop on Neutrino Telescopes
  • 発表場所: Palazzo Franchetti", the “Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, Venice（イタリア）
  • 年月日: 2017-03-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] KamLAND: The 2016 Breakthrough Prize in Fundamental Physics: 1000ton Liquid Scintillator Detector Challenging Neutrino Physics ! (2017)
  • 著者名/発表者名: 白井淳平
  • 学会等名: XVII International Workshop on Neutrino Telescopes
  • 発表場所: Palazzo Franchetti", the “Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, Venice（イタリア）
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Results and Future Plans for the KamLAND-Zen Experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: 白井淳平
  • 学会等名: XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino2016)
  • 発表場所: Royal Geographical Society, London（英国）
  • 年月日: 2016-07-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] KamLAND-Zen: Challenging the Mysteries of Neutrinos and the Universe (2015)
  • 著者名/発表者名: Junpei Shirai
  • 学会等名: NuSTEC School (Internatioonal School for Neutrino Nucleus Scattering Physics by Theory and Experiment
  • 発表場所: Okayama University（岡山県、岡山市）
  • 年月日: 2015-11-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] KamLAND-Zen (2015)
  • 著者名/発表者名: Junpei Shirai
  • 学会等名: 17th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
  • 発表場所: Moscow State University, Russia
  • 年月日: 2015-08-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Status of KamLAND-Zen for Neutrinoless Double Beta Decay of 136Xe
  • 著者名/発表者名: J.Shirai
  • 学会等名: 16th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics
  • 発表場所: モスクワ大学、ロシア
  • 招待講演
• [図書] 現代素粒子物理（実験的観点からみる標準理論） (2016)
  • 著者名/発表者名: 末包文彦、久世正弘、白井淳平、湯田春雄 共著
  • 総ページ数: 248
  • 出版者: 森北出版株式会社
• [図書] Proceedings of the 16th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics (2015)
  • 著者名/発表者名: Alexander I. Studenikin
  • 総ページ数: 427
  • 出版者: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
• [備考] KamLAND
  • URL: http://www.awa.tohoku.ac.jp/kamland/?cat=19