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2014 年度 実績報告書

大型液体シンチレータ検出器でのニュートリノのマヨラナ性と世代数の研究

計画研究

研究領域宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究
研究課題/領域番号 26104002
研究機関東北大学

研究代表者

井上 邦雄  東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (10242166)

研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2019-03-31
キーワード二重ベータ崩壊 / マヨラナニュートリノ / 宇宙物質優勢 / 極低放射能 / 地球ニュートリノ
研究実績の概要

1.ニュートリノレス二重ベータ崩壊(0ν2β)探索において、純化の成功により、Xe-136の0ν2β半減期に対して90%の信頼度で2.6×10^25年以上(暫定結果として国際会議で発表)という制限を得て、マヨラナ有効質量に対しては140~280meV以下という世界最高感度のさらなる向上を実現した。純化後データの蓄積による感度向上で、単独でのKKクレイムの検証、100meVを切る感度の達成が見込まれている。また、詳細な時間較正による位置分解能の向上も感度向上に貢献する。
2.さらなる改良のために、キセノン導入量を383kgから約650kgに増量する準備を進め、ミニバルーン再製作のためのスーパークリーンルームの準備、関連する外水槽改修工事の準備などを計画通りに進めた。
3.革新的測定技術開発として、(1)エネルギー分解能の向上のための集光ミラー開発において、設置時の自由度を高める変形性の確保、(2)広視野・広被写界深度・大開口光学系の設計において、ミラー型とレンズ型双方でのミュー粒子撮像に成功、(3)高発光・高引火点液体シンチレータにおいて、蒸留に頼らない吸着剤による純化方法の開発、(4)シンチレーションフィルムの開発において、α線による表面汚染測定装置の設計、(5)高量子効率光センサーの開発において、磁場の影響や受光位置や角度に対する特性研究、を実施した。
4.並行して、原子炉停止時の好環境での地球ニュートリノ観測データを蓄積し、統計精度の改善がなされた。また、地殻の寄与をより詳細に計算するためのタスクフォースを岩石学者・地震学者・地球物理学者・地質学者らと連携して立ち上げ、地球ニュートリノ観測結果と地球モデルとのより詳細な比較に備えている。
5.ステライルニュートリノ探索のための反ニュートリノ源の設計を進め、空洞内の放射化など詳細なシミュレーションを実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度計画としていた、a)純化後のデータ蓄積、原子炉停止中のデータ蓄積、b)大型化のためのキセノン調達、c)外水槽改修の準備、d)ニュートリノ源の詳細設計、e)発光フィルムの開発、HQE-PMTの開発、f)クリーン環境の整備、g)外水槽PMTの最適配置設計、を全て達成し、さらに、解析手法の改良による高感度化、撮像のための光学系の開発、液体シンチレータの純化手法の開発、地殻モデルの高精度化で進展があった。

今後の研究の推進方策

キセノン量の増加による高感度化を実現するため、クリーンミニバルーンの製作、古くなり故障が目立つ機器の安定稼働に努め、次のマイルストーンである100meVを切る感度を実現し、さらに世界の次世代プロジェクトが目標とする逆階層構造に切り込む感度を実現する。
並行して、革新的技術の涵養、物理目標の多様化、装置活用の拡大を推進し、地下素粒子原子核研究を大いに展開する。

備考

ホームページ:http://www.awa.tohoku.ac.jp/kamland/

  • 研究成果

    (60件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (56件) (うち招待講演 22件)

  • [雑誌論文] A compact ultra-clean system for deploying radioactive sources inside the KamLAND detector2015

    • 著者名/発表者名
      KamLAND Collaboration
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods A

      巻: 769 ページ: 88-96

    • DOI

      10.1016/j.nima.2014.09.068

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Laboratory studies on the removal of radon-born lead from KamLAND’s organic liquid scintillator2015

    • 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
  • [雑誌論文] Past and Present Experiments of Geoneutrinos2015

    • 著者名/発表者名
      I.Shimizu
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 61 ページ: 355-358

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2014.12.075

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] KamLAND-PICO Dark Matter Search Project2015

    • 著者名/発表者名
      K.Fushimi, Y.Awatani, H.Ejiri, R.Hazama, R.Sugawara, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima and K.Yasuda
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 61 ページ: 67-73

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2014.12.012

    • オープンアクセス
  • [学会発表] KamLAND2-Zen実験に向けた新型PMTの性能評価2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉康太
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] マヨラナニュートリノ -ダブルβ崩壊探索-2015

    • 著者名/発表者名
      清水格
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-23
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND2-Zen実験に向けた液体シンチレータの研究とバックグラウンドシミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      蜂谷尊彦
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 集光用ウィンストンコーンの開発の現状2015

    • 著者名/発表者名
      林歩美
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] Super-Kamiokande及びKamLANDによる超新星ニュートリノ観測の相補的解析による可能性2015

    • 著者名/発表者名
      林田眞悟
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] KamLAND2-Zen実験用液体シンチレータ開発の現状2015

    • 著者名/発表者名
      大浦智也
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] KamLAND-Zen実験の将来計画へ向けたシンチレーションバルーンの開発研究2015

    • 著者名/発表者名
      小原脩平
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-21
  • [学会発表] 液シン型検出器による超新星ニュートリノ研究の現状と展望2015

    • 著者名/発表者名
      石徹白晃治
    • 学会等名
      第一回超新星ニュートリノ研究会
    • 発表場所
      東京理科大学(野田)
    • 年月日
      2015-03-16
  • [学会発表] Recent results from KamLAND-Zen2015

    • 著者名/発表者名
      Azusa Gando
    • 学会等名
      Rencontres de Moriond
    • 発表場所
      La Thuile, Italy
    • 年月日
      2015-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Sterile neutrino and 0ν2β2015

    • 著者名/発表者名
      Kunio Inoue
    • 学会等名
      Flavors of New Physics
    • 発表場所
      いばらき量子ビーム研究センター(東海)
    • 年月日
      2015-03-10
    • 招待講演
  • [学会発表] バックグラウンド除去のための発光性バルーンフィルムの開発研究2015

    • 著者名/発表者名
      小原脩平
    • 学会等名
      極低放射能技術研究会
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(淡路)
    • 年月日
      2015-03-09
  • [学会発表] KamLANDの課題2015

    • 著者名/発表者名
      池田晴雄
    • 学会等名
      極低放射能技術研究会
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(淡路)
    • 年月日
      2015-03-09
  • [学会発表] カムランド禅用ミニバルーンのバックグラウンド対策2015

    • 著者名/発表者名
      丸藤祐仁
    • 学会等名
      極低放射能技術研究会
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(淡路)
    • 年月日
      2015-03-09
  • [学会発表] KamLAND2015

    • 著者名/発表者名
      Itaru Shimizu
    • 学会等名
      Neutrino Telescope 2015
    • 発表場所
      Venice, Italy
    • 年月日
      2015-03-05
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND2-Zen2015

    • 著者名/発表者名
      井上邦雄
    • 学会等名
      第8回CRC将来計画タウンミーティング
    • 発表場所
      東京大学柏キャンパス(柏)
    • 年月日
      2015-01-24
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental study of anti-neutrino directional measurement2015

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shirahata
    • 学会等名
      International Workshop on KamLAND Geoscience
    • 発表場所
      東京プリンスホテル(東京)
    • 年月日
      2015-01-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Broad overview of neutrino physics2015

    • 著者名/発表者名
      Itaru Shimizu
    • 学会等名
      International Workshop on KamLAND Geoscience
    • 発表場所
      東京プリンスホテル(東京)
    • 年月日
      2015-01-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Geo-neutrino Measurement with KamlAND2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Watanabe
    • 学会等名
      International Workshop on KamLAND Geoscience
    • 発表場所
      東京プリンスホテル(東京)
    • 年月日
      2015-01-15
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Watanabe
    • 学会等名
      AAP2014
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2014-12-15
    • 招待講演
  • [学会発表] 東北大学/KamLAND(-Zen)からの報告2014

    • 著者名/発表者名
      玉江京子
    • 学会等名
      HEPnet-J利用者会
    • 発表場所
      KEK(つくば)
    • 年月日
      2014-12-11
  • [学会発表] KamLAND-Zen2014

    • 著者名/発表者名
      石徹白晃治
    • 学会等名
      東京大学安東研セミナー
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2014-12-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Neutrino Physics with KamLAND2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Watanabe
    • 学会等名
      SKKU Physics Colloquium
    • 発表場所
      Suwon, Korea
    • 年月日
      2014-11-26
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND ~ KamLAND-Zen (日本のお家芸、ニュートリノ物理学の最前線と今後の展開)2014

    • 著者名/発表者名
      中村健悟
    • 学会等名
      物理学会北部支部特別講演
    • 発表場所
      福井大学(福井)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 地球ニュートリノで拓く地球熱史2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺寛子
    • 学会等名
      富山大学地球科学専攻セミナー
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2014-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND: Geo-Neutrino Measurement in Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Itaru Shimizu
    • 学会等名
      Muographers 2014
    • 発表場所
      イタリア大使館(東京)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Li-loaded scintillator for anti-neutrino directional measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shirahata
    • 学会等名
      IEEE2014
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      2014-11-12
  • [学会発表] Imaging Detector for Particle Identification with Large Liquid Scintillator Detector2014

    • 著者名/発表者名
      Tadao Mitsui
    • 学会等名
      IEEE2014
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      2014-11-11
  • [学会発表] Neutrino Geoscience with KamLAND2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Watanabe
    • 学会等名
      11th Japanese-German Frontiers of Science Symposium
    • 発表場所
      Bremen, Germany
    • 年月日
      2014-11-01
    • 招待講演
  • [学会発表] カムランドにおける超新星前兆ニュートリノ観測と爆発前超新星アラームの可能性2014

    • 著者名/発表者名
      石徹白晃治
    • 学会等名
      東北大学天文学教室談話会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2014-10-27
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND-Zen2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Ishidoshiro
    • 学会等名
      DBD2014
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2014-10-07
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLANDにおける次期エレクトロニクス開発2014

    • 著者名/発表者名
      林田慎吾
    • 学会等名
      KEK Open-It 若手の会 若手研究会
    • 発表場所
      青島グランドホテル(宮崎)
    • 年月日
      2014-10-03
  • [学会発表] KamLAND-Zen Purification methods and R&D2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Ueshima
    • 学会等名
      ANT2014
    • 発表場所
      Los Angels, USA
    • 年月日
      2014-09-23
  • [学会発表] KamLAND2へ向けたデータ収集回路開発2014

    • 著者名/発表者名
      林田慎吾
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] LAB液体シンチレータの波形弁別能測定及び、KamLAND2-Zen実験の背景事象評価2014

    • 著者名/発表者名
      蜂谷尊彦,
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND2-Zen実験用液体シンチレータ開発の現状2014

    • 著者名/発表者名
      大浦智也
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND2-Zen実験用集光ミラー開発の現状2014

    • 著者名/発表者名
      立花創
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND-Zen実験の将来計画に向けたシンチレーションバルーンの研究2014

    • 著者名/発表者名
      小原脩平
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND-Zen純化後のデータを用いた136Xe二重ベータ崩壊の寿命測定2014

    • 著者名/発表者名
      丸藤亜寿紗
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND-Zen純化後における136Xe二重ベータ崩壊探索のためのバックグラウンド評価22014

    • 著者名/発表者名
      松田さゆり
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND-Zen純化後における136Xe二重ベータ崩壊探索のためのバックグラウンド評価12014

    • 著者名/発表者名
      本木大資
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-20
  • [学会発表] KamLAND-Zen実験の粒子識別に向けたイメージ検出装置の開発2014

    • 著者名/発表者名
      石尾昌平
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-19
  • [学会発表] KamLANDにおける陽子崩壊探索II2014

    • 著者名/発表者名
      玉江京子
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-21
  • [学会発表] KamLANDにおける7Be太陽ニュートリノ観測結果2014

    • 著者名/発表者名
      竹本康浩
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] 反ニュートリノの方向検出に向けたリチウム含有液体シンチレータの開発2014

    • 著者名/発表者名
      白旗豊
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] Event Reconstruction for kton Scale Scintillation Detectors2014

    • 著者名/発表者名
      XU Benda
    • 学会等名
      日本物理学会2014秋期大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀)
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] カムランドにおける超新星前兆ニュートリノの検出可能性2014

    • 著者名/発表者名
      石徹白晃治
    • 学会等名
      日本天文学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      山形大学(山形)
    • 年月日
      2014-09-13
  • [学会発表] The KamLAND-Zen Double Beta Decay Experiment with 136Xe2014

    • 著者名/発表者名
      Itaru Shimizu
    • 学会等名
      Research Progress Meeting at LBNL
    • 発表場所
      Berkeley, USA
    • 年月日
      2014-09-09
    • 招待講演
  • [学会発表] 超新星(前兆)ニュートリノ2014

    • 著者名/発表者名
      石徹白晃治
    • 学会等名
      第一回 地下素核研究 研究会
    • 発表場所
      大阪大学(豊中)
    • 年月日
      2014-08-24
  • [学会発表] KamLAND-Zen2014

    • 著者名/発表者名
      井上邦雄
    • 学会等名
      第一回 地下素核研究 研究会
    • 発表場所
      大阪大学(豊中)
    • 年月日
      2014-08-23
  • [学会発表] Geo-neutrino measurement with KamLAND2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Watanabe
    • 学会等名
      SEDI 2014
    • 発表場所
      湘南国際村センター(葉山)
    • 年月日
      2014-08-08
  • [学会発表] Directional measurement of electron anti-neutrino2014

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Shirahata
    • 学会等名
      SEDI 2014
    • 発表場所
      湘南国際村センター(葉山)
    • 年月日
      2014-08-08
  • [学会発表] KamLANDで見るニュートリノの世界2014

    • 著者名/発表者名
      池田晴雄
    • 学会等名
      放射線夏の学校
    • 発表場所
      桂浜荘(高知)
    • 年月日
      2014-08-07
    • 招待講演
  • [学会発表] ニュートリノ実験の現状と将来展望2014

    • 著者名/発表者名
      井上邦雄
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展2014
    • 発表場所
      京都大学湯川ホール(京都)
    • 年月日
      2014-07-29
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND-Zen2014

    • 著者名/発表者名
      井上邦雄
    • 学会等名
      ILC夏の合宿
    • 発表場所
      関金温泉(倉吉)
    • 年月日
      2014-07-21
    • 招待講演
  • [学会発表] KamLAND2-Zen2014

    • 著者名/発表者名
      清水格
    • 学会等名
      CRC タウンミーティング 2014
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 年月日
      2014-07-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Latest results from KamLAND-Zen second phase2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshihito Gando
    • 学会等名
      ICHEP 2014
    • 発表場所
      Valencia, Spain
    • 年月日
      2014-07-03

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公開日: 2016-06-01  

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