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2015 年度 実績報告書

超新星背景ニュートリノ観測による星形成の歴史の研究

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 26104006
研究機関岡山大学

研究代表者

作田 誠  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (40178596)

研究分担者 鈴木 英之  東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (90211987)
池田 一得  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (90583477)
井上 睦夫  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (60283090)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード超新星爆発 / ニュートリノ / 超新星背景ニュートリノ / ガドリニウム熱中性子反応
研究実績の概要

H27年度の目標として、昨年度製作した水溶液中のラジウム濃度測定システムを用いて、系のバックグランドの濃度を測定、ガドリニウム除去樹脂からのバックグランド測定、ガドリニウム水溶液中のラジウム濃度を測定、ラジウム除去樹脂を通した後のガドリニウム水溶液のラジウム濃度を測定すると書いた。まず、イオン交換樹脂によるラジウム除去性能評価を行ったところ、ラジウム除去樹脂の候補自身から有意なバックグラウンドを確認した。その原因は、イオン交換樹脂作成時に使用したガドリニウムがラジウムを多く含んでいることが分かった。金沢大学でのゲルマニウム検出器により、イオン交換樹脂がラジウムを多く含んだガドリニウム水溶液中のラジウム量を1/1000以下に削減できることが新たにわかり、イオン交換樹脂によるラジウム削減の原理検証を行うことができた。昨年度JPARC-MLFで取得した高統計・高精度の濃縮ガドリニウム155,157熱中性子反応のデータ解析を行い、Geant4標準のγ線生成モデルを作成し、データとモデルの40%レベルの一致を見た。ニュートリノ中性カレント酸素・炭素でのγ線生成のデータ解析も進めた。理論班活動として、中里が中心に作成した超新星ニュートリノデータベースと観測から星形成率や金属量の進化モデルを考慮し超新星背景ニュートリノエネルギー分布の計算を行った。領域の若手大学院生や博士研究者の育成のため、領域研究会や超新星ニュートリノ研究会でチュウトリアル講演や若手のポスター・口頭発表の機会を増やした。11月には、日本だけでなく、アジア・ヨーロッパ・米国の若手大学院・博士学生を集め、第2回国際ニュートリノ反応スクール(NuSTEC15)を岡山大学で開催し、42名(内海外30名)の参加者を得た。そこで、本領域の講演(3つ)を行い、領域の成果を海外の若い研究者にも宣伝した。ポストドク1名が常勤職を得た。

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

イオン交換樹脂によるラジウム除去性能評価を行ったところ、ラジウム除去樹脂の候補自身から有意なバックグラウンドを確認した。その原因は、イオン交換樹脂作成時に使用したガドリニウムがラジウムを多く含んでいることが判明した。

今後の研究の推進方策

我々の最終目標である極低レベルのラジウム濃度を達成するするには高純度のイオン交換樹脂が必要で、その作成に必要な高純度ガドリニウムの開発を行う。そのために、開発した「液体中のラジウム濃度測定システム」を用いて、候補となる硫酸ガドリニウムを純水に溶解し、ラジウム含有量の評価を行う。また、硫酸ガドリニウム中のトリウムについても評価するために、ICPMSを用いた評価方法を開発し、評価を行う。平行して、高純度イオン交換樹脂ができた際に、その評価として硫酸ガドリニウム水溶液中の極低レベルのラジウム量を測定するためのセットアップの開発も行う。計画全体としては、目標通りに最終年度にスーパーカミオカンデ実験にガドリニウムを導入できるようにおおむね順調に進んでいる。
JPARC-MLFでのガドリニウム熱中性子反応解析、また酸素・炭素の巨大共鳴からのガンマ線生成解析は順調である。成果発表に向けて進んでいる。超新星背景ニュートリノ理論開発では、ニュートリノ振動の影響(物質振動、ニュートリノ自己相互作用)も考慮した計算も進められており、順調である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ローマ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ローマ大学
  • [雑誌論文] RCNP E398 16O,12C(p,p’) experiment: Measurement of the γ-ray emission probability from giant resonances in relation to 16O,12C(ν,ν’) reactions2015

    • 著者名/発表者名
      I. Ou, Y. Yamada, T. Mori, T. Yano, M. Sakuda,他16名
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1663 ページ: 120012-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4919518

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Toward Construction of the Unified Lepton-Nucleus Interaction Model from a Few Hundred MeV to GeV Region2015

    • 著者名/発表者名
      S.X. Nakamura, Y. Hayato, M. Hirai, H. Kamano, S. Kumano, M.Sakuda, K. Saito, T. Sato
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1663 ページ: 120010-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4919516

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spectrum of the Supernova Relic Neutrino Background and Metallicity Evolution of Galaxies2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakazato, E. Mochida, Y. Niino, H. Suzuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 804 ページ: 75-1-15

    • DOI

      10.1088/0004-637X/804/1/75

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supernova Explosion and Black Hole Formation with QCD Phase Transition2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakazato
    • 雑誌名

      Acta Astronomica Sinica

      巻: 56 Supplement ページ: 49-51

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improving the accuracy of neutrino energy reconstruction in charged-current quasielastic scattering off nuclear targets2015

    • 著者名/発表者名
      A.Ankowski, O.Benhar and M.Sakuda
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 91 ページ: 033005-1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.91.033005

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EOSDB: The database for nuclear equations of state2015

    • 著者名/発表者名
      Chikako Ishizuka, Takuma Suda, Hideyuki Suzuki, Akira Ohnishi, Kohsuke, Sumiyoshi, and Hiroshi Toki
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan (PASJ)

      巻: 67 ページ: 13-29

    • DOI

      10.1093/pasj/psu141

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ニュートリノ天文学の歴史と発展2016

    • 著者名/発表者名
      中畑雅行
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春季年会シンポジウム「2020年代に向けたニュートリノ天文学の新展開」
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Neutrino spectra from supernova events2015

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 学会等名
      10th International Workshop on Neutrino-Nucleus Interactions in the Few-GeV Region
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 酸素・炭素原子核の巨大共鳴からのγ線測定 ~実験データ解析~2015

    • 著者名/発表者名
      王岩
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-28
  • [学会発表] 濃縮ガドリニウム(A=155,157)の熱中性子捕獲反応から放出されるγ線データ解析2015

    • 著者名/発表者名
      萩原開人
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-28
  • [学会発表] Super-Kamiokande Gadolinium R&D Project : GADZOOKS!計画実証実験EGADSの現状2015

    • 著者名/発表者名
      池田一得
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-28
  • [学会発表] Spectrum of the Supernova Relic Neutrino Background2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nakazato
    • 学会等名
      Numazu Workshop 2015: Challenges of modeling supernovae with nuclear data
    • 発表場所
      三島商工会議所
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of γ-rays from the thermal neutron capture of natural gadolinium, Gd-155 and Gd-157 Targets2015

    • 著者名/発表者名
      M. Sakuda
    • 学会等名
      13th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies (OMEG 2015)
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2015-06-24 – 2015-06-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of γ-rays from giant resonances of 12C and 16O in relation to supernova neutrino detection2015

    • 著者名/発表者名
      I. Ou
    • 学会等名
      13th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies (OMEG 2015)
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2015-06-24 – 2015-06-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超新星爆発と中性子星2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木英之
    • 学会等名
      研究会「原子核・クォークと中性子星―これまでとこれから―」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-06-11 – 2015-06-13
    • 招待講演
  • [学会発表] GADZOOKS! project at Super-Kamiokande2015

    • 著者名/発表者名
      M. Ikeda
    • 学会等名
      25th International Workshop on Weak Interactions and Neutrinos (WIN2015)
    • 発表場所
      MPIK Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2015-06-06 – 2015-06-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究

    • URL

      http://www.lowbg.org/ugnd/

  • [備考] 岡山大学理学部物理学科 作田誠研究室

    • URL

      http://www.physics.okayama-u.ac.jp/~sakuda/

  • [学会・シンポジウム開催] 第2回ニュートリノ原子核反応国際スクール2015

    • 発表場所
      岡山大学50周年記念館大会議室
    • 年月日
      2015-11-08 – 2015-11-14

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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