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2018 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 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, 研究部長 (40715497)
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)
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 / 極低放射線技術 / ガドリニウム熱中性子捕獲γ線 / 星形成
研究実績の概要

スーパーカミオカンデ実験のガドリニウム(Gd)導入計画(SK-Gd)に向け、最重要な目標であった超高純度硫酸ガドリニウム原料の大量生産に向けた1.5トンでの製造でも不純物U、Th、Ra混入が我々の要求0.3mBq/(試料kg)以下であることを確認した。原料中の不純物Ra、Rnの測定は、Ra吸着樹脂でRa濃縮しゲルマニウム検出器で測定することに成功し、結果を論文出版した。さらに200トン装置を使い、原料を純水に導入し、陽イオン交換樹脂を使用して循環試験を行った。そして水の透過率の向上を確認し、本番のSK-Gd検出器の純化装置へ導入することを決定した。また、Gd水溶液中のRn/Ra測定では、mBq/(溶液m^3)精度の測定に成功した。SK-Gd計画では天然Gdの熱中性子捕獲ガンマ線を利用するが、我々は天然Gd、濃縮Gd155、157の中性子捕獲反応のガンマ線エネルギーの分布をJPARC熱中性子ビームと精密Ge検出器を用い高統計で測定した。その測定と我々の開発したGdガンマ線生成モデル(ANNRI-Gdモデル)を論文出版した。そのANNRI-GdモデルはSK-Gd実験のみならず、Gdを使った世界のニュートリノ検出器や暗黒物質実験で使われている。理論班は、中里・鈴木の共同研究として超新星爆発の原始中性子星冷却期に放射されるニュートリノの時間変動について、現象論的なモデルを用いた数値計算によって、系統的な状態方程式依存性を調べた。その結果、ニュートリノ放射の時間スケールは、主に状態方程式の有効質量と、後に残される中性子星半径によって決まることが分かった。理論・実験班の共同研究として、最新の殻模型に基づいて超新星ニュートリノの酸素荷電カレント反応によるエネルギー分布と事象数評価を行い出版した。また、超新星ニュートリノの酸素炭素中性カレント反応のガンマ線事象の評価の論文もまとめている。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

岡大のURL はあったが、慣例として退職者(作田)のURLは3月末に削除された。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Ecole Polytechnique
  • [国際共同研究] Padova(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Padova
  • [国際共同研究] Mainz(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Mainz
  • [国際共同研究] SRM(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      SRM
  • [国際共同研究] UPM(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      UPM
  • [雑誌論文] Gamma-ray spectrum from thermal neutron capture on gadolinium-1572019

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara K、Yano T、Tanaka T、Reen M、Das P、Lorenz S、Ou I、Sudo T、Yamada Y、Mori T、Kayano T、Dhir R、Koshio Y、Sakuda M、Kimura A、Nakamura S、Iwamoto N、Harada H、Wurm M、Focillon W、Gonin M、Ali A、Collazuol G
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 023D01, 1-29

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of the measurement of radium using a germanium detector with molecular recognition resin2018

    • 著者名/発表者名
      Ito S、Ichimura K、Takaku Y、Abe K、Ikeda M、Kishimoto Y
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 ページ: 091H01, 1-6

    • DOI

      10.1093/ptep/pty096

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of Gd(n,gamma) reaction with 155, 157 and natural Gd targets taken with JPARC-ANNRI and development of Gd(n,gamma) decay model for Gd-doped neutron/neutrino detectors2018

    • 著者名/発表者名
      Ali Ajmi, T. Tanaka, K. Hagiwara,M. Reen, T. Sudo, P. Das, R. Dhir, Y. Yamada, I. Ou, T. Mori, T. Kayano, Y. Koshio, M. Sakuda, T. Yano, A. Kimura, S. Nakamura, N. Iwamoto, H. Harada, S. Lorenz, M. Wurm, W. Focillon, M. Gonin, G. Collazuol
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: ICHEP 2018 ページ: 120, 1-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Charged-current scattering off the 16O nucleus as a detection channel for supernova neutrinos2018

    • 著者名/発表者名
      Ken’ichiro Nakazato, Toshio Suzuki, Makoto Sakuda
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 ページ: 123E02, 1-14

    • DOI

      10.1093/ptep/pty134

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Supernova Overview2019

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Suzuki
    • 学会等名
      International Symposium on Revealing the History of the Universe with Underground Particle and Nuclear Research, March 7-9, Tohoku
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of Gd(n,gamma) reaction and gamma rays from giant resonances of 12C and 16O2019

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakuda
    • 学会等名
      International Symposium on Revealing the History of the Universe with Underground Particle and Nuclear Research, March 7-9, Tohoku
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 背景ニュートリノとブラックホール2019

    • 著者名/発表者名
      中里健一郎
    • 学会等名
      第32回 ニュートリノ研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Astrophysical implications of the nuclear symmetry energy2018

    • 著者名/発表者名
      Ken'ichiro Nakazato
    • 学会等名
      8th international symposium on nuclear symmetry energy (NuSYM18)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Close Link Between Electron-Nucleus and Neutrino-Nucleus Scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakuda
    • 学会等名
      Mini-Symposium: Intersections of Neutrino and Charged Lepton Scattering in 5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan, Nov.27, Hawaii
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solar neutrino measurement at Super-Kamokande2018

    • 著者名/発表者名
      Motoyasu Ikeda
    • 学会等名
      XXVIII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino2018), June 5, Hamburg,
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NNN2018 Summary2018

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Nakahata
    • 学会等名
      19th International Workshop on Next Generation Nucleon Decay and Neutrino Detectors (NNN18), Nov.3, British Columbia
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of Gd(n,gamma) reaction with 155, 157 and natural Gd targets taken with JPARC-ANNRI and development of Gd(n,gamma) decay model for Gd-doped neutron/neutrino detectors2018

    • 著者名/発表者名
      Ajmi Ali
    • 学会等名
      39th International Conference on High Energy Physics (ICHEP2018), Seoul, July 4-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Protoneutron star cooling and heavy nuclei as thermal insulation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki
    • 学会等名
      International symposium: Deciphering multi-Dimensional nature of core-collapse SuperNovae via Gravitational-Wave and neutrino signatures, Oct.8-10, Toyama
    • 国際学会
  • [学会発表] Neutrino-induced Reactions on 16O: Supernova Neutrino Detection and Nucleosynthesis of Light Elements2018

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki and S. Chiba, K. Nakazato, M. Sakuda, T. Yoshida, K. Takahashi and H. Umeda
    • 学会等名
      Fifth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan, Nov.24-27, Hawaii
    • 国際学会
  • [学会発表] 娘核の励起準位を考慮した酸素との荷電カレント反応による超新星ニュートリノのイベントスペクトル評価2018

    • 著者名/発表者名
      中里健一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会、9月14-17日、信州大学
  • [備考] 新学術領域・計画研究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」概要

    • URL

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

  • [備考] 新学術領域・計画研究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」 成果

    • URL

      http://www.lowbg.org/ugnd/?page_id=853

  • [学会・シンポジウム開催] International Symposium on Revealing the History of the Universe with Underground Particle and Nuclear Research,2019

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公開日: 2019-12-27  

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