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2012 年度 実績報告書

超新星爆発によるニュートリノ信号と重力波信号の相関の研究

計画研究

研究領域重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開
研究課題/領域番号 24103004
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関東京大学

研究代表者

ヴァギンズ マーク  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (90509902)

研究分担者 小汐 由介  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (80292960)
研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワード重力波 / 超新星爆発 / ニュートリノ / ガドリニウム
研究概要

The EGADS (Evaluating Gadolinium's Action on Detector Systems) laboratory is located one kilometer underground in the Mozumi mine in northern Gifu-ken, close to the Super-Kamiokande neutrino detector. Originally designed as an R&D test bed for studying the effects of dissolving gadolinium (Gd) salts in a water Cherenkov detector (Gd makes neutrons visible, which has many potential physics benefits), the purpose of this Kakenhi is to convert EGADS into the world's most advanced supernova neutrino detector.
In order to realize this new phase of EGADS (which now stands for Employing Gadolinium to Autonomously Detect Supernovas) the single most important task involves a complete upgrade of the front-end electronics (currently based on 20-year-old ATM boards). To accomplish this upgrade -which will provide the deadtime- less and zero-energy-threshold functionality needed to literally collect every possible bit of information during a once-in-a-lifetime galactic supernova explosion - new readout boards for all 240 photomultiplier tubes in EGADS must be produced.
This year these new, custom electronics modules (known as QBEE's) were commissioned and completed, along with a couple of spares.
In addition to this, EGADS's all-important selective water filtration system, which keeps the water in the detector clean but does not remove the dissolved gadolinium, has been upgraded via the installation of a fast recirculation subsystem. This new loop keeps the water even cleaner than before, but still allows the desired Gd levels to be indefinitely maintained.

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

Although basically I feel that (2) is the most representative answer for where the project stands - we are making excellent, steady progress toward our supernova detection goals - I still must say (3) is the most technically correct answer.
This is primarily because the production and delivery of the QBEE's from the vendor (Iwatsu) was several months slower than expected. As a result, we are a bit behind the pace outlined in the original proposal. However, while waiting for the new electronics we have already achieved full galaxy supernova neutrino sensitivity using the old ATM electrons, and are currently online and taking data 24 hours a day, though at a somewhat reduced detection efficiency. This will be remedied after the QBEE's are installed later this year.

今後の研究の推進方策

The QBEE's will be installed sometime later this year, at which point we will be the most advanced supernova neutrino detector in the world.
We will then install a specialized realtime computer which will receive and analyze every byte of data (include all PMT dark noise and radioactively induced backgrounds) as it is collected. It will filter the data in real time, and will be capable of immediately identifying a supernova signal as genuine thanks to the dissolved gadolinium, which acts like an amplifier for these signals.
The ultimate goal of this upgraded EGADS detector is to have the capability to alert the other members of this multimessenger Kakenhi that a supernova explosion is taking place in our galaxy within one second of the first neutrino's arrival in EGADS.
A prompt alert provided by EGADS will help KAGRA look for a signal in their data; both gravitation radiation and neutrinos would be emitted at the same moment from an asymmetric explosion. Concerning the other messengers - visible light, infrared radiation, X-rays, and gamma rays - the knowledge gained in the precious few hours between the arrival of the neutrinos (which are generated first) and the arrival of the supernova's first light (the so-called shock breakout) will serve to guide and optimize the subsequent multi-wavelength observations of the dying star.
Therefore, in addition to keeping EGADS in good working order with the highest possible uptime fraction, continued co-ordination with the other Kakenhi members is essential, and will be vigorously pursued.

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Supernova relic neutrino search at Super-Kamiokande2012

    • 著者名/発表者名
      K.Bays et al. for Super-Kamiokande collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 85 ページ: 052007-1-15

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.85.052007

    • 査読あり
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project : Gd添加水チェレンコフ検出器EGADSにおけるGdの中性子捕獲によるガンマ線事象の解析2014

    • 著者名/発表者名
      森俊彰
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project : Gd添加水チェレンコフ検出器 実証実験EGADSにおける検出器較正2014

    • 著者名/発表者名
      池田一得
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project : Gd添加水チェレンコフ検出器 実証実験EGADSの現状2014

    • 著者名/発表者名
      矢野孝臣
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] GADZOOKS! & EGADS: Supernova Anti-Electron-Neutrino Detection in Gadolinium Doped Super-Kamiokande2013

    • 著者名/発表者名
      Pierce Weatherly
    • 学会等名
      27th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
    • 発表場所
      University of Texas, USA
    • 年月日
      20131208-20131213
  • [学会発表] Gd doped water Cherenkov detectors2013

    • 著者名/発表者名
      Andrew Renshaw
    • 学会等名
      NNN13
    • 発表場所
      Kavli IPMU 東京大学
    • 年月日
      20131111-20131113
    • 招待講演
  • [学会発表] GADZOOKS!2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Koshio
    • 学会等名
      13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2013)
    • 発表場所
      Asilomar, California, USA
    • 年月日
      20130908-20130913
    • 招待講演
  • [学会発表] Identifying electron antineutrinos with Super-Kamiokande: GADZOOKS! status and remaining issues2013

    • 著者名/発表者名
      Pablo Fernandez
    • 学会等名
      INVISIBLES13 Workshop
    • 発表場所
      Durham, UK
    • 年月日
      20130715-20130719
  • [学会発表] EGADS Progress2013

    • 著者名/発表者名
      Lluis Marti Magro
    • 学会等名
      The 33rd International Cosmic Ray Conference (ICRC2013)
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brazil
    • 年月日
      20130702-20130709
  • [学会発表] Future SK Program for Antielectron neutrino Physics2013

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Kibayashi
    • 学会等名
      International Workshop on RENO-50
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20130613-20130614
    • 招待講演
  • [学会発表] 超新星ニュートリノ及び低エネルギー宇宙ニュートリノ観測2013

    • 著者名/発表者名
      中畑雅行
    • 学会等名
      研究会「ニュートリノフロンティアの融合と進化」
    • 発表場所
      東京大学小柴ホール
    • 年月日
      20130421-20130421
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project:SK-IVにおけるガドリニウムの中性子捕獲によるガンマ線生成事象の解析及び評価2013

    • 著者名/発表者名
      矢野孝臣
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project:Gd入り水チェレンコフ実証機(EGADS)の現状2013

    • 著者名/発表者名
      森俊彰
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Status of Super-Kamiokande gadolinium project2013

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Mori
    • 学会等名
      13th Vienna Conference on Instrumentation (VCI2013)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      20130211-20130215
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project: Gdテスト実証実験とその水チェレンコフ検出器建設の現状2013

    • 著者名/発表者名
      樹林 敦子
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-09-20 – 2013-09-23
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project: Gadolinium sulfate loaded water quality in the 200 ton tank2013

    • 著者名/発表者名
      Lluis Marti Magro
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-09-20 – 2013-09-23
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project:SK-IVにおけるガドリニウムの中性子捕獲によるガンマ線事象とバックグラウンドの評価2013

    • 著者名/発表者名
      森 俊彰
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-09-20 – 2013-09-23
  • [学会発表] GADZOOKS!2013

    • 著者名/発表者名
      T.Yano
    • 学会等名
      24th International Workshop on Weak Interactions and Neutrinos (WIN2013)
    • 発表場所
      Natal, Brazil
    • 年月日
      2013-09-16 – 2013-09-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Identifying electron anti-neutrinos with Super-Kamiokande:GADZOOKS!, status and some of its current challenges2013

    • 著者名/発表者名
      Pablo Fernandez
    • 学会等名
      International Meeting on Fundamental Physics (IMFP13)
    • 発表場所
      Santander, Spain
    • 年月日
      2013-05-20 – 2013-05-24
    • 招待講演
  • [学会発表] GADZOOKS!2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅行
    • 学会等名
      CRC将来計画シンポジウム (拡大タウンミーティング)
    • 発表場所
      東京大学 柏キャンパス
    • 年月日
      20121124-20121125
    • 招待講演
  • [学会発表] EGADS towards GADZOOKS!2012

    • 著者名/発表者名
      Lluis Marti Magro
    • 学会等名
      NNN2012
    • 発表場所
      Fermi Lab., Chicago, USA
    • 年月日
      20121004-20121006
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project Status and Outlook2012

    • 著者名/発表者名
      Lluis Marti Magro
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120911
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project:ガドリニウムを含む水の循環手法および透過率の研究2012

    • 著者名/発表者名
      矢野孝臣
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120911
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project:200トン水チェレ ンコフ検出器のデータ収集システムと検出器の性能評価2012

    • 著者名/発表者名
      森俊彰
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120911
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project:Am/Be中性子線源と2.4Lガドリニウム水溶液を用いた中性子捕獲ガンマ線事象の解析2012

    • 著者名/発表者名
      山口竜太
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120911
  • [学会発表] GADZOOKS!2012

    • 著者名/発表者名
      中畑雅行
    • 学会等名
      第4回CRC将来計画タウンミーティング (地下非加速器実験分野)
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      20120722-20120722
    • 招待講演
  • [学会発表] Status of the Gadolinium project for Super-Kamiokande2012

    • 著者名/発表者名
      Takatomi Yano
    • 学会等名
      36th International Conference on High Energy Physics (ICHEP2012)
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 年月日
      20120705-20120705
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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