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2017 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 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)
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)
高久 雄一  公益財団法人環境科学技術研究所, 環境影響研究部, 主任研究員 (40715497)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード超新星背景ニュートリノ / 超新星爆発 / ニュートリノ反応 / 極微量放射線測定
研究実績の概要

樹脂を用いたU、Thの濃縮を用いることで 、高純度硫酸ガドリニウム中粉末に含まれるU、ThのICPMSによる微量測定方法を確立した。この結果をまとめて、論文で発表した。硫酸ガドリニウム溶液中の226Raの測定セットアップを完成させ、硫酸ガドリニウム溶液を用いた初めての測定を行った。その結果開発した高純度硫酸ガドリニウム中に混入するRaによる有意な信号は見えず目標の0.5mBq/kgを達成していると思われる。平行して、Ge検出器を用いた高精度のRa測定のR&Dを開始した。Ge検出器の測定でも、樹脂を用いてRaを濃縮し、検出感度が上がることを確認した。J-PARC中性子実験施設で取得したガドリニウム155、157熱中性子捕獲γ線測定について、離散遷移と連続スペクトルについてデータ解析がまとまり、また、データに良く合致するγ線エネルギースペクトルのモデルの構築ができた。陽子ビームを使って取得した酸素炭素の巨大共鳴からのγ線崩壊分岐比測定については、王岩が解析をまとめ、9月に博士論文を取得した(研究科長賞)。昨年、連星中性子星の合体からの重力波と電磁波が観測されたことで、高密度物質の状態方程式に対する新たな知見が得られ、富樫らとの共同研究で作成した新しい状態方程式も観測と矛盾しないことがわかった。我々は、その新しい状態方程式を用いて原始中性子星の冷却段階の数値計算を行い、対称エネルギーの密度依存性などの違いがニュートリノ放出に及ぼす影響を詳しく解析した。

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

採択時の目標であった高純度硫酸ガドリニウム中の不純物放射性物質除去(0.5mBq/kg以下)は達成され、さらに理論的な開発、超新星爆発からのニュートリノ事象評価等に予定以上の進展をしている。

今後の研究の推進方策

予定通り超新星背景ニュートリノ観測のための改造工事を来年度から開始する。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Heavy nuclei as thermal insulation for protoneutron stars2018

    • 著者名/発表者名
      Ken’ichiro Nakazato, Hideyuki Suzuki and Hajime Togashi
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: C97 ページ: 035804-1-4

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.97.035804

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Table of Supernova Equation of State Using a Variational Method and Its Application to Astrophysical Compact Objects2018

    • 著者名/発表者名
      Hajime Togashi, Ken’ichiro Nakazato, Yuta Takehara, Sachiko Yamamuro, Hideyuki Suzuki and Masatoshi Takano
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 20 ページ: 011021-1-5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSCP.20.011021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determination of trace levels of uranium and thorium in high purity gadolinium sulfate using the ICP-MS with solid-phase chromatographic extraction resin2017

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, Y. Takaku, M. Ikeda, Y. Kishimoto
    • 雑誌名

      Progress of Theoretircal and Experimental Physics

      巻: 113H01 ページ: 1-11

    • DOI

      DOI: 10.1093/ptep/ptx145

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A new equation of state for core-collapse supernovae based on realistic nuclear forces and including a full nuclear ensemble2017

    • 著者名/発表者名
      Furusawa, H. Togashi, H. Nagakura, K. Sumiyoshi, S. Yamada, H. Suzuki and M. Takano
    • 雑誌名

      Journal of Physics G: Nuclear Particle Physics

      巻: 44 ページ: 094001-1-23

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6471/aa7f35

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards a unified model of neutrino-nucleus reactions for neutrino oscillation experiments2017

    • 著者名/発表者名
      Nakamura S X、Kamano H、Hayato Y、Hirai M、Horiuchi W、Kumano S、Murata T、Saito K、Sakuda M、Sato T、Suzuki Y
    • 雑誌名

      Reports on Progress in Physics

      巻: 80 ページ: 056301-1-38

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6633/aa5e6c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detectability and Uncertainties of the Supernova Relic Neutrino Background2017

    • 著者名/発表者名
      Nakazato Ken’ichiro、Mochida Eri、Niino Yuu、Suzuki Hideyuki
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 14 ページ: 010705-1-4

    • DOI

      10.7566/JPSCP.14.010705

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measurement of the relative intensities of thediscrete γ rays from the thermal neutron capture reaction 155,157Gd (n, γ) using ANNRI detector (JPARC)2017

    • 著者名/発表者名
      P.K.Das, K.Hagiwara, T.Tanaka Y.Yamada, I.Ou, M.S.Reen, T.Yano, T.Mori, T.Kayano, R.Dhir, Y.Koshio, M.Sakuda, A.Kimura, N.Iwamoto, S.Nakamura and H.Harada
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: KMI2017 ページ: 045-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of γ production data from thermal neutron capture on gadolinium with the Monte Carlo simulation2017

    • 著者名/発表者名
      K.Hagiwara, T.Tanaka, P.K.Das T.Yano, Y.Yamada, I.Ou, T.Mori, T.Kayano, M.S.Reen, R.Dhir, Y.Koshio, M.Sakuda, A.Kimura, S.Nakamura, N.Iwamoto and H.Harada
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: KMI2017 ページ: 035-1-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supernova equations of state including full nuclear ensemble with in-medium effects2017

    • 著者名/発表者名
      Furusawa Shun、Sumiyoshi Kohsuke、Yamada Shoichi、Suzuki Hideyuki
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A

      巻: 957 ページ: 188~207

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2016.09.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear equation of state for core-collapse supernova simulations with realistic nuclear forces2017

    • 著者名/発表者名
      Togashi H.、Nakazato K.、Takehara Y.、Yamamuro S.、Suzuki H.、Takano M.
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A

      巻: 961 ページ: 78~105

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2017.02.010

    • 査読あり
  • [学会発表] Neutrinos emitted from supernovae and proto-neutron stars2018

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Suzuki
    • 学会等名
      International Workshop of Unification and Development of the Neutrino Science Frontier
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of gamma rays from hadronic decay and electromagnetic decay of giant resonances of 16O and 12C2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakuda
    • 学会等名
      Presented at Frontiers In Gamma Spectroscopy (FIG 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of γ-rays from hadronic decay of giant resonances of 12C and 16O with application to supernova neutrino detection2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sudo
    • 学会等名
      Presented at Frontiers In Gamma Spectroscopy (FIG 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素、炭素原子核巨大共鳴状態からのγ線測定(粒子崩壊モード)2018

    • 著者名/発表者名
      須藤高志
    • 学会等名
      日本物理学会2018年次大会東京理科大学、3月23日、2018
  • [学会発表] Measurements of gamma rays from the giant resonances of 12C and comparison with the hadronic decay model calculations2017

    • 著者名/発表者名
      Mandeep Singh Reen
    • 学会等名
      RCNP International workshop on Physics Opportunities using CAGRA and RCNP tracking Ge detector (CAGRA17)
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of gamma rays from giant resonances of 16O and 12C with application to supernova neutrino detection2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakuda
    • 学会等名
      RCNP International workshop on Physics Opportunities using CAGRA and RCNP tracking Ge detector (CAGRA17)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of gamma rays from thermal neutron capture on gadolinium and the comparison with the Monte Carlo simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Sebastian Lorenz
    • 学会等名
      International Workshop on Neutrino-Nucleus Interactions in a Few-GeV Region (NuInt17)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SK-Gd Project and supernova neutrinos2017

    • 著者名/発表者名
      H.Sekiya
    • 学会等名
      TAUP 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ICP-MS measurement2017

    • 著者名/発表者名
      S.Ito
    • 学会等名
      Physics of Fundamental Interactions
    • 国際学会
  • [学会発表] Importance of the in-situ gain calibration for the γ-ray counter in X(p,p’γ) experiment2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sudo
    • 学会等名
      RCNP International workshop on Physics Opportunities using CAGRA and RCNP tracking Ge detector (CAGRA17)
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭素・酸素の巨大共鳴からのγ線生成データ(RCNP-E398)と光学模型を使った崩壊計算2017

    • 著者名/発表者名
      作田 誠
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「核力に基づく核構造・核反応物理の展開」
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement of gamma rays from giant resonances of 16O and 12C with application to supernova neutrino detection2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Sudo
    • 学会等名
      International Workshop on Neutrino-Nucleus Scattering in the Few-GeV region
    • 国際学会
  • [学会発表] SK-Gd Project2017

    • 著者名/発表者名
      池田一得
    • 学会等名
      2017年度CRC将来計画タウンミーティング
    • 招待講演
  • [学会発表] 濃縮157Gdの熱中性子捕獲反応から放出される強い相関を示す離散的準位のガンマ線について2017

    • 著者名/発表者名
      田中智之
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会、宇都宮大学、2017年9月21-24日
  • [学会発表] 酸素・炭素原子核巨大共鳴状態からのγ線測定2017

    • 著者名/発表者名
      須藤高志
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会、宇都宮大学、2017年9月21-24日
  • [学会発表] Measurement of gamma rays from giant resonances of 16O and 12C and NC events determination in large Scale neutrino detectors2017

    • 著者名/発表者名
      Mandeep Singh Reen
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会、宇都宮大学、2017年9月21-24日
  • [学会発表] E398実験:酸素炭素原子核からの巨大共鳴状態からのγ線測定、γ線検出器のエネルギー較正とMCシミュレーションの評価2017

    • 著者名/発表者名
      須藤高志
    • 学会等名
      宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究領域研究会、岡山大学、2017年5月21-23日
  • [備考] C01 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

    • URL

      http://www.lowbg.org/ugnd/?page_id=51

  • [備考] 東京理科大学 鈴木英之 宇宙物理学(理論)研究室

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/intro.php?33e2

  • [備考] 岡山大学 作田 誠 宇宙物理学実験 研究室

    • URL

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

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公開日: 2018-12-17  

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