ニュートリノフロンティアの融合と進化

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: ニュートリノフロンティアの融合と進化
• 研究課題/領域番号: 25105001
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中家 剛 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50314175)
• 研究分担者: 久世 正弘 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (00225153) ; 吉田 滋 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00272518) ; 佐藤 透 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10135650) ; 金 信弘 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 教授 (50161609) ; 安田 修 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (50183116) ; 北野 龍一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50543451) ; 塩澤 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (70272523) ; 丸山 和純 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80375401) ; 中村 光廣 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (90183889)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: 素粒子実験 / ニュートリノ / 加速器 / 宇宙 / 原子炉

研究実績の概要

新学術領域「ニュートリノフロンティアの融合と進化」では、素粒子から宇宙のスケールに渉る自然の各階層で展開するニュートリ ノ研究を融合し、ニュートリノを使った科学研究フロンティアを進化・発展させることを大目標とする。そのため、総括班の活動は、各研究計画班の活動を有機的に結合しその進展を促し、公募研究の活動も組み入れ、全ての研究が円滑に進むようにサポートすることである。
本年度は、加速器ニュートリノの電子ニュートリノ出現事象の結果と原子炉反ニュートリノのθ13測定を組み合わせることで、世界で初めてニュートリノのCPの破れのパラメータδCPが-π/2が最適値であることを突き止めた。大気ニュートリノ観測では、標準ニュートリノ振動を超えたステライルニュートリノへの制限を課した測定と、ローレンツ不変性の破れを探索した。南極の宇宙ニュートリノ望遠鏡IceCubeでは、大気ニュートリノフラックスの測定に成功し、今後はスーパーカミオカンデの大気ニュートリノフラックスと比較する段階にきている。また、宇宙ニュートリノの観測事象数を増やし、宇宙ニュートリノ点源探索を進めている。他にも、原子炉反ニュートリノ観測装置の完成、新型ニュートリノ測定器の開発、素粒子ニュートリノ理論、ニュートリノ・原子核理論、宇宙とニュートリノの理論に大きな発展があった。
以上の研究成果とその発信は、領域を組織したことによる有機的な連携が功を奏している。領域内での全体研究会、研究計画班にまたがる中小規模研究会での議論、ホームページの更新による最新情報の共有、一般に向けての情報発信、国際研究会での研究成果発表等、「ニュートリノ研究」分野の活性化に成功している。

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

当初策定した以下の目標を着実に達成した。
(1)【領域全体の研究方針の策定・評価】 計画研究班と連携し、国内外の研究動向を調査し、研究方針を策定した。研究計画班の進展状況を評価し、研究が円滑に進むようサポートした。(2)【研究計画間+公募研究の連携推進】各研究計画班と公募研究が情報を共有できるように、ホームページを整備した。全体研究会を開催した。(3)【研究成果発表の促進と若手研究者支援】領域研究会を開催し、国内外に向け最新結果を発信した。海外の国際会議へ若手研究者を派遣し成果発表を促進した。ホームページを通し、成果を一般に向けて広く発信した。(4) 【研究分野の発展に向けて】研究分野の発展・融合に向け、「ニュートリノ・現象論」小研究会、宇宙ニュートリノ研究会「ニュートリノと非標準的枠組　ーステライルニュートリノ、非標準的相互作用ー」を開催し、ニュートリノ分野のおける新しいアイデアの創出、新しい結果に対する議論を誘起した。(5)【若手研究者育成】若手研究者の育成の一環として、ニュートリノスクール「ニュートリノ振動の理論、現状、将来」を南方氏を講師として開催した。(6)【アウトリーチ活動】中家が大阪大学、島根大学で一般向けの講演、SSHプログラムで高校生向けに出前講義を行った。パンフレットを作成した。
以上のように、総括班は定期的な打ち合わせ（総括班会議）を行いながら、ニュートリノ研究全般にわたり広く推進している。

今後の研究の推進方策

定期的に総括班会議を開催し、様々な研究会を企画し、各研究グループの連携をより強化していく。そのために以下の活動を進めていく。
(1)【領域全体の研究方針の策定と評価】計画研究班と連携し、国内外の研究動向を調査し、研究方針を策定する。研究計画班の進展状況を評価し、研究が円滑に進むようサポートする。(2)【研究計画の間の連携推進】各研究計画班の情報共有推進のため、ホームページを更新・改良していく。全体研究会を開催する。(3)【研究成果発表の促進と若手研究者支援】領域研究会で、国内外に向けて最新結果を発信する。国際会議に研究者を派遣し、成果発表を促進する。ホームページを通じ、成果を広く発信していく。(4)【研究分野の発展に向けて】各種の国際会議を企画・共催し、研究分野の発展を促す。国内で比較的小規模な研究会を開き、新しいアイデアの創出や、新しい結果に対する活発な議論を誘起する。(5)【若手研究者育成】ニュートリノスクールを開校し、若手向けの専門教育を行う。また、国内外のスクールに講師を派遣し、若手向けにニュートリノに関する講義を行う。(6)【アウトリーチ活動】一般向け講演、中高生を対象とした出前講義、広報、Webを通じアウトリーチ活動を行う。アウトリーチに関しては、各大学・研究機関の社会連携室・広報室と協力して、情報発信を推進する。

研究成果

• [雑誌論文] Test of Lorentz invariance with atmospheric neutrinos (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shiozawa, T. Nakaya and Super-K Collaboration
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 91 ページ: 052003
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.91.052003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino Oscillation Physics Potential of the T2K Experiment (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nakaya, A.K. Ichikawa, and T2K Collaboration
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2015 ページ: 043C01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmic neutrino spectrum and the muon anomalous magnetic moment in the gauged Lμ－Lτ model (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Araki, F. Kaneko, Y. Konishi, T. Ota, J. Sato, T. Shimomura
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 91 ページ: 1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.91.037301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incoherent pion production in neutrino-deuteron interactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Jia-Jun Wu, T. Sato, T.-S.H. Lee
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 ページ: 035302 1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.035203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino Emissivities from Deuteron-Breakup and Formation in Supernovae (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Nasu, S. X. Nakamura, T. Sato, K. Sumiyoshi, F. Myhrer, K. Kubodera
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 801 ページ: 78 1-12
  • DOI: 10.1088/0004-637X/801/2/78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise Measurement of the Neutrino Mixing Parameter θ23 from Muon Neutrino Disappearance in an Off-axis Beam (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakaya, A.K. Ichikawa, and T2K Collaboration
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 ページ: 181801
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.181801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of the Inclusive Electron Neutrino Charged Current Cross Section on Carbon with the T2K Near Detector (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakaya, A.K. Ichikawa, and T2K Collaboration
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 ページ: 241803
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.241803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved measurement of the neutrino mixing angle θ13 with Double Chooz detector (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Abe et al. (Double Chooz Collaboration)
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1410 ページ: 086
  • DOI: 10.1007/JHEP10(2014)086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Background independent measurement of θ13 in Double Chooz (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Abe et al. (Double Chooz Collaboration)
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 735 ページ: 51-56
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.04.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of High-Energy Astrophysical Neutrinos in Three Years of IceCube Data IceCube Collaboration (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ishihara, K. Mase, S. Yoshida, et al
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 113 ページ: 101101
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.101101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Superconducting Tunnel Junction Detectors as a far-infrared single photon detector for neutrino decay search (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Takeuchi et al. (Neutrino Decay Collaboration)
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: TIPP2014 ページ: 155-1 155-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Superconducting Tunnel Junction Detectors as a far-infrared single photon detector for neutrino decay search (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Kasahara, S.H. Kim, Y. TAKEUCHI, R. Senzaki, K. Nagata, T. Okudaira, M. Kanamaru, T. Ichimura, K. Moriuchi, K. Kiuchi, Y. Arai, M. Hazumi, H. Ikeda, S. Matsuura, T. Wada, S. Mima, H. Ishino, T. Yoshida, Y. Kato, E. Ramberg, M. Kozlovsky, P. Ruvinov and D. Segratskov
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: TIPP2014 ページ: 74-1 74-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] LArIAT: Liquid Argon In A Testbeam (2014)
  • 著者名/発表者名: J.Paley, E.Iwai, T.Maruyama, et al
  • 雑誌名: arXiv [physics.ins-det] 巻: 1406.5560 ページ: 1-12
• [雑誌論文] LBNO-DEMO: Large-scale neutrino detector demonstrators for phased performance assessment in view of a long-baseline oscillation experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: L.Agostino, K.Sakashita, et. al.
  • 雑誌名: arXiv [physics.ins-det] 巻: 1409.4405 ページ: 1-217
• [雑誌論文] On nonadiabatic contributions to the neutrino oscillation probability and the formalism by Kimura, Takamura and Yokomakura (2014)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yasuda
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 89 ページ: 1-17
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.89.093023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmic neutrino background absorption line in the neutrino spectrum at IceCube (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊部昌宏、金田邦雄
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 90 053011 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.90.053011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrinoful Universe (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Ryuichiro Kitano, Ryosuke Sato
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 1407 ページ: 044
  • DOI: 10.1007/JHEP07(2014)044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of tau neutrino appearance in the CNGS beam with the OPERA experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: OPERA Collaboration (N. Agafonova (Moscow, INR) et al.).
  • 雑誌名: PTEP 2014 巻: 10 ページ: 101C01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of hadron interactions in a lead-emulsion target (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Ishida et al
  • 雑誌名: PTEP 2014 巻: 9 ページ: 093C01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu119
  • 査読あり
• [学会発表] 液体アルゴン飛跡検出器荷電粒子応答テスト実験（LArIAT実験）の現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 丸山 和純
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-22
• [学会発表] 液体アルゴンTPC測定装置開発の現状 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂下健
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-22
• [学会発表] Recent Results from Double Chooz (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kaneda
  • 学会等名: Lake Louise Winter Institute
  • 発表場所: Lake Louise, Canada
  • 年月日: 2015-02-15 – 2015-02-21
• [学会発表] A new idea to search for charged lepton flavor violation using a muonic atom (2014)
  • 著者名/発表者名: Joe Sato
  • 学会等名: 3rd Workshop on Muon g-2, EDM and Flavour
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-12
• [学会発表] Dual DOM housing up and down PMT pair (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshida
  • 学会等名: HAP Workshop Topic 4 Advanced Technologies
  • 発表場所: Aachen, Germany
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] Development of Superconducting Tunnel Junction Detector Using Hafnium for Neutrino Decay Search (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Takemasa
  • 学会等名: IEEE nuclear science symposium and medical imaging conference
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-15
• [学会発表] Development of Superconducting Tunnel Junction Photon Detectors for Cosmic Background Neutrino Decay Search (2014)
  • 著者名/発表者名: S.H. Kim
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors (IWSSD2014)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-08
• [学会発表] J-PARC Neutrino Beamline Upgrade (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakadaira
  • 学会等名: 9th International Workshop on Neutrino Beams and Instrumentation (NBI 2014)
  • 発表場所: Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, IL, United States
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] New Experimental Project for Study of Neutrino with Nuclear Emulsion Detector at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Fulkuda et al
  • 学会等名: Talk at 26th International Conference on Nuclear Tracks in Solids
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2014-09-15
• [学会発表] Recent results from IceCube andthe future high energy extension (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Ishihara
  • 学会等名: Recontres du Vietnum
  • 発表場所: Quy Nhon, Vietnam
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-09
• [学会発表] Electroweak meson production reaction in the nucleon resonance region (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sato
  • 学会等名: Workshop on Neutrino Interactions(Center for Theoretical Underground Physics and Related Areas (CETUP*))
  • 発表場所: Lead SD, USA
  • 年月日: 2014-07-22 – 2014-07-31
• [学会発表] Discrete Gauge Symmetry and Aharonov-Bohm Radiation in String Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: 大河内豊
  • 学会等名: YITP Workshop “Strings and Fields”
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
  • 年月日: 2014-07-22
• [学会発表] A Test Experiment to Develop a Neutrino Detector with Emulsions for Neutrino-Nucleus Cross Section Measurements at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Shibuya et al.
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 2014-07-15
• [学会発表] Neutrino oscillation study with atmospheric neutrinos in Super-Kamiokande (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Shiozawa
  • 学会等名: 37th International Conference on High Energy Physics ( ICHEP 2014 )
  • 発表場所: Valencia, Spain
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-09
• [学会発表] The KTY formalism and nonadiabatic contributions to the neutrino oscillation probability (2014)
  • 著者名/発表者名: Osamu Yasuda
  • 学会等名: 37th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2014)
  • 発表場所: Valencia, Spain
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-07
• [学会発表] INTRA-BUNCH FEEDBACK SYSTEM FOR THE J-PARC MAIN RING (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura
  • 学会等名: IPAC2014
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-20
• [学会発表] High Intensity Neutrino Beams (2014)
  • 著者名/発表者名: A.K.Ichikawa
  • 学会等名: XXVI International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics
  • 発表場所: Boston, US
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
• [学会発表] Reactor monitoring using a segmented antineutrino detector (PANDA)" (poster) (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato
  • 学会等名: Neutrino 2014
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
• [学会発表] Future Long-Baseline Neutrino Oscillations: View from Asia (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Hayato
  • 学会等名: XXVI International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics ( Neutrino 2014 )
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
• [学会発表] Multi-pion resonances and the continuum (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura
  • 学会等名: 9th International Workshop on Neutrino-Nucleus Interactions in the Few-GeV region (NuInt14)
  • 発表場所: Surrey, UK
  • 年月日: 2014-05-19 – 2014-05-24
• [図書] Neutrino Oscillations (A Practical Guide to Basics and Applications) (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Suekane
  • 総ページ数: 177
  • 出版者: Springer
• [図書] Double Chooz and Reactor Neutrino Oscillation (θ_13 Improvement and First Effective Δm^2_31 Measurement) (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Junqueira de Castro Bezerra
  • 総ページ数: 190
  • 出版者: Springer Theses
• [備考] ニュートリノフロンティアの融合と進化
  • URL: http://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nufrontier/index.html
• [備考] ハイパーカミオカンデ
  • URL: http://www.hyper-k.org
• [備考] T2K実験
  • URL: http://t2k-experiment.org/ja/
• [備考] Double Chooz 実験
  • URL: http://dchooz.titech.jp.hep.net
• [備考] IceCube 実験
  • URL: http://icecube.wisc.edu