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2016 年度 実績報告書

原子炉ニュートリノを用いた基礎科学および応用科学

計画研究

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 25105003
研究機関東京工業大学

研究代表者

久世 正弘  東京工業大学, 理学院, 教授 (00225153)

研究分担者 川崎 健夫  北里大学, 理学部, 教授 (00323999)
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)
住吉 孝行  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (30154628)
蓑輪 眞  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (90126178)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードニュートリノ / 原子炉 / 素粒子実験 / 放射線、X線、粒子線 / 安全保障 / 国際研究者交流(フランス)
研究実績の概要

(1)Double Chooz実験は、前置・後置両検出器データの解析の改善を進め、Gdを含むターゲット層と含まないγキャッチャー層を一体化して逆ベータ崩壊(IBD)反応を測定する方法を開発した。これにより統計量が3倍に増え、2つの層の間でのGd液体の移行に関する誤差にも不感となった。2016年9月のCERNセミナーおよび日本物理学会企画講演において新しい結果を暫定値(sin(2θ13))^2=0.119±0.016として発表した。この値は他実験より約2σ高い値となった。10月にソウルにおいて、原子炉3実験で初めての合同ワークショップを開催した。光電子増倍管の稀な発光現象に関する理解が進み、JINSTに査読論文として発表した。
(2)北里大学へ移設したPANDA64検出器は、シンチレータモジュールとデータ収集エレクトロニクスを追加・増強し、最終的な仕様であるPANDA100検出器を完成させた。2016年8-9月に、長期動作試験を兼ねて乗鞍山頂での雷雲測定を行なった。約1ヶ月の連続無人運転に成功し,基本動作の安定性を検証できた。
(3)東北モニターは、福井大と連携し、小型の波形弁別能力(PSD)を持つ液体シンチレータを用いた背景事象測定を大飯原発敷地内で行うべく電力会社との交渉を継続して行い、同時に来年度の現場測定に向けた準備を進めた。実験デザインを確定させるため、試作の測定システムを構築し、地上実験室で環境中性粒子事象の測定を行った。
(4)JSNS2実験で重要なオンバンチビーム中性粒子背景事象の中性子/光子比を、小型のPSDを持つ液体シンチレータを用いて検出器設置候補地で測定した。結果をモンテカルロ・シミュレーションに反映させ、中性子光子共に本実験に問題ない量であることを確認した。同時にスローモニター試作器を設置し、実際の実験を想定した遠隔モニターシステムの動作確認を行った。

現在までの達成度 (区分)
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

Double Chooz実験は他実験の用いていない、中性子のGd吸収とH吸収事象を合わせてIBD反応の解析をする手法を開発し、原子炉ニュートリノ実験に新たな方向性を示した。世界の原子炉3実験が同程度の誤差でやや一致しないθ13の値を出しているため、初めて全実験の専門家が一堂に会して詳細な技術討論をするワークショップを開催することに漕ぎつけた。北里大のPANDAおよび東北大のKASKAプロトタイプ原子炉モニターは、それぞれ設計していた最終性能を持つ検出器の開発をほぼ達成し、いつでも原子炉敷地内で測定が開始できるよう、調整を行っている。J-PARCにおけるステライルニュートリノの探索実験は実験設置場所での中性子および光子バックグラウンドの測定を行うことができ、他財源による本格的な装置設計へ情報をフィードバックすることができた。

今後の研究の推進方策

Double Chooz実験は現在暫定値として出している測定結果を更に精査し、有名学術雑誌投稿論文としてまとめることが急務となる。次年度で研究の最終年度となるため、データ収集終了後の測定装置解体・光電子増倍管など高額部品の回収などについて技術的検討を進める。第2回の原子炉3実験によるワークショップをパリで開催する。2種の原子炉モニターは技術的にはほぼ完成に近い形になっているので、日本の原子力発電所の再稼働状況を注視しつつ、電力会社と測定再開に向けた交渉を継続する一方、宇宙線試験などを行って性能監視・改善を続ける。J-PARCでのステライルニュートリノ探索実験は予算化された液体シンチレータを用いるJSNS2実験の本格的建設へ向け試験測定データの解析を進めるとともに、水チェレンコフ検出器を用いる実験(E61)についても予算化へ向けて基礎的試験・現地でのバックグラウンド測定を進める。

備考

2016年度首都大学東京理工学研究科物理学専攻修士論文
町田篤志:Double Chooz検出器のエネルギー応答の研究とステライルニュートリノ探索

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] AstroParticule et Cosmologie研究所/Saclay研究所/IPHC Strasbourg(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      AstroParticule et Cosmologie研究所/Saclay研究所/IPHC Strasbourg
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] アーヘン工科大学/ミュンヘン工科大学/MPI原子核物理学研究所(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      アーヘン工科大学/ミュンヘン工科大学/MPI原子核物理学研究所
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] CIEMAT研究所(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      CIEMAT研究所
  • [国際共同研究] MIT/コロンビア大学/シカゴ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      MIT/コロンビア大学/シカゴ大学
    • 他の機関数
      9
  • [国際共同研究] UNICAMP/UFABC/CBPF(ブラジル)

    • 国名
      ブラジル
    • 外国機関名
      UNICAMP/UFABC/CBPF
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      1
  • [雑誌論文] Cosmic-muon characterization and annual modulation measurement with Double Chooz detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Double Chooz Collaboration
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2017 ページ: 017~017

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/02/017

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 原子炉反ニュートリノ異常2017

    • 著者名/発表者名
      スン・チャン著、兼田充訳
    • 雑誌名

      パリティ

      巻: 32 ページ: 80~82

  • [雑誌論文] Characterization of the spontaneous light emission of the PMTs used in the Double Chooz experiment2016

    • 著者名/発表者名
      Double Chooz Collaboration
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 11 ページ: P08001~P08001

    • DOI

      10.1088/1748-0221/11/08/P08001

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Latest results from Double Chooz2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kuze
    • 学会等名
      Neutrino Telescope
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] J-PARC MLFにおけるステライルニュートリノ探索実験(JSNS2; J-PARC E56) 22017

    • 著者名/発表者名
      日野陽太
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
  • [学会発表] Double Chooz実験におけるWebブラウザを用いたオンラインDAQシステム2017

    • 著者名/発表者名
      兼田充
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
  • [学会発表] Double Chooz実験の最新結果2017

    • 著者名/発表者名
      シャランコヴァ ラリツァ
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
  • [学会発表] Status of PANDA and Japanese reactors2016

    • 著者名/発表者名
      S. Iwata
    • 学会等名
      Applied Antineutrino Physics 2016
    • 国際学会
  • [学会発表] Review of Short Baseline Programs in the World2016

    • 著者名/発表者名
      F. Suekane
    • 学会等名
      The International Workshop on future potential of high intensity accelerators for particle and nuclear physics (HINT2016)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Latest results from Double Chooz with two detectors2016

    • 著者名/発表者名
      松原綱之
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会2016
    • 招待講演
  • [学会発表] Normal Hierarchyを探索可能なdouble-beta実験とニュートリノ混合行列のユニタリティ検証実験2016

    • 著者名/発表者名
      石塚正基
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会2016
    • 招待講演
  • [学会発表] Intermediate water Cherenkov detector2016

    • 著者名/発表者名
      石塚正基
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会2016
    • 招待講演
  • [学会発表] Double Chooz検出器のエネルギー応答の研究とステライルニュートリノ探索2016

    • 著者名/発表者名
      町田篤志
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会2016
  • [学会発表] Web applications of the online DAQ system for the Double Chooz experiment2016

    • 著者名/発表者名
      兼田充
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会2016
  • [学会発表] Neutrino Directionality using Inverse Beta Decay2016

    • 著者名/発表者名
      兼田充
    • 学会等名
      新学術領域研究「ニュートリノフロンティア」研究会2016
  • [学会発表] 雷雲内における電子加速現象の観測研究2016

    • 著者名/発表者名
      加藤陽
    • 学会等名
      平成28年度東京大学宇宙線研共同利用研究成果発表会
  • [学会発表] Double Chooz実験によるθ13角測定:前置・後置両検出器からの結果2016

    • 著者名/発表者名
      久世正弘
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 波形弁別能力を実装したGd入り液体シンチレータのCYRIC70MeV中性子ビームを用いた性能評価測定2016

    • 著者名/発表者名
      古田久敬
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
  • [学会発表] ステライルニュートリノ探索実験JSNS2本検出器設置候補地におけるビーム由来背景事象粒子識別測定2016

    • 著者名/発表者名
      日野陽太
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
  • [学会発表] Double Chooz実験におけるニュートリノ方向測定2016

    • 著者名/発表者名
      兼田充
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
  • [学会発表] 可搬型ニュートリノ検出器を用いた雷雲ガンマ線バーストの観測[1] 検出器アップグレードとバックグラウンド評価2016

    • 著者名/発表者名
      岩田修一
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
  • [学会発表] 可搬型ニュートリノ検出器を用いた雷雲ガンマ線バーストの観測[2] 乗鞍観測所での観測状況報告2016

    • 著者名/発表者名
      加藤陽
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
  • [図書] 現代素粒子物理2016

    • 著者名/発表者名
      末包 文彦、久世 正弘、白井 淳平、湯田 春雄
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      森北出版
    • ISBN
      978-4-627-15581-7
  • [備考] Double Chooz国際共同実験ホームページ

    • URL

      http://doublechooz.in2p3.fr/

  • [備考] ダブルショー日本グループホームページ

    • URL

      http://dchooz.titech.jp.hep.net/

  • [備考] 末包文彦"Blaise Pascal Chairs"受賞

    • URL

      http://www.chaires-blaise-pascal.ens.fr/laureats/laureats-2016/article/fumihiko-suekane?lang=en

  • [学会・シンポジウム開催] Double Chooz Collaboration Meeting in Tokyo Institute of Technology2016

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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