バイカル デュマンド:超高エネルギーニュートリ/天文学のための基礎研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08044055
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 岬 暁夫 埼玉大学, 理学部, 助教授 (20008816)
• 研究分担者: PANFILOV A. ロシア科学アカデミー原子核研究所, 研究員 ; BUGAEV E. ロシア科学アカデミー原子核研究所, 上級研究員 ; SINEGOVSKI S イルクーツク大学, 物理学科, 助教授 ; BEZRUKOV L. ロシア科学アカデミー原紙核研究所, 副所長 ; BUDNEV N. イルクーツク大学, 応用物理研究所, 助教授 ; POLITYKO S. イルクーツク大学, 物理学科, 助教授 ; 長谷部 信行 愛媛大学, 工学部, 助教授 (10127904) ; PARFENOV I. イルクーツク大学, 応用物理研究所, 所長 ; LAGOUTINE A. アルタイ大学, 物理学科, 教授 ; DEDENKO L. モスクワ大学, 物理学科, 教授 ; 三井 清美 山梨学院大学, 経営情報学部, 助教授 (80013340) ; 藤井 正美 青森大学, 工学部, 教授 (20013691) ; 御法川 幸雄 近畿大学, 理学部, 教授 (90088500) ; 菊地 柳三郎 京都大学, 理学研究科, 助手 (10025356) ; 宮地 孝 東京大学, 原子核研究所, 助手 (20013401) ; 高橋 信介 弘前大学, 教養部, 助教授 (40216742) ; 小西 栄一 弘前大学, 理学部, 助教授 (10113789) ; 河野 毅 理化学研究所, 副主任研究員 (60211231) ; 石渡 光正 埼玉大学, 理学部, 助教授 (80184571) ; 井上 直也 埼玉大学, 理学部, 助教授 (40168456)
• キーワード: ニュートリノ / ニュートリノ天文学 / 超高エネルギー現象 / カスケード過程 / 超高密度プラズマ

研究概要

本研究は、「超高エネルギーニュートリノ天文学」--実験場所としてバイカル湖の想定--の「基礎研究」を目指すものである。「ニュートリノ天文学」は、「低エネルギー」、「高エネルギー」、「超高エネルギー」に分類される。「低エネルギー」の「ニュートリノ天文学」は、(スーパー)カミオカンデにおいて連続観測に入っている。「高エネルギー」の「ニュートリノ天文学」は、現在、世界で3つの計画が存在している。すなわち、「NT-200](バイカル湖、但し、本研究ではない)、「AMANDA](南極)、「NESTOR](地中海)である。最初のふたつは、予備実験が行われているが、最後のものは、机上計画である。この中で、「NT-200]のみが、地球の裏側から進入してきたニュートリノ候補を観測している。すなわち、「高エネルギーニュートリノ天文学」は、本格的実験に取り掛かる段階ではない。
このような現状において、「超高エネルギー」の「ニュートリノ天文学」が、我々によって構想されているのである。ニュートリノの頻度は、エネルギーの2乗以上で、減少していく。すなわち、「超高エネルギーニュートリノ現象」は、「高エネルギーニュートリノ現象」に比較して桁違いに少ない。また、これは研究代表者によって明らかにされたことであるが、「超高エネルギーニュートリノ」の振舞いは、「高エネルギーニュートリノ」に比較して「揺動」が異様に激しく、このような「超高エネルギーニュートリノ」を検出するには、「高エネルギーニュートリノ」と「超高エネルギーニュートリノ」の振舞いの決定的歳費を定量的に明らかにする「基礎研究」が必要である。すなわち、「大気ニュートリノ」の影響、「ミューオンニュートリノの揺動」、「チェレンコフ輻射の時空的振る舞い」、「LPMシャワーの異常性の検討」、「チェレンコフ輻射の遷移曲線」の研究、等々である。これらについての「基礎研究」が行われ、これらは、今年8月、南アフリカ連邦で開催される第25回国際宇宙線会議で発表される。
また、「ミューオンの制動輻射」のより正確な計算が遂行された(Physical Review D)。さらに、プラズマ状態にある物質でのカスケードシャワーの初歩的計算が行われた(Preprint,Space Research Iastitute)。
以上は、ソフトウエアー的研究であるが、「超高エネルギーニュートリノ」を検出するには、膨大な光検出器を深い水中に配置するため、カミオカンデ等で用いている光電子増倍真空管は不適当であり、半導体原理に基づく「光検出器」の開発が不可欠である。この方面での基礎研究が行われた(Japanese Journal of Applied Physics)。(以上、「研究発表」の項参照)

研究成果

• [文献書誌] A.Misaki,V.A.Naumov,T.S.Sineovskaya and S.I.Sinegovsky: "Form Factors of Three-Particle Kaon Decay and Atmospheric Neutrino Flavour Ratio at High Energies" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,Sourh Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] A.A.Lagutin,A.Misaki and S.I.Rakin: "Lateral Distribution EAS Electron" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,Sourth Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] A.A.Lagutin,A.Misaki and P.B.Togobitskii: "Moute Carlo Simulation of Muon Transport in Rock" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,Sourth Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] A.A.Lagutin,A.Misaki and A.V.Plyashesnikov: "The Influence of the Light Scatering and the Finite Size of the Shower Partichle Disk on the Space-Temporal Struciure of the Cherenkov Radiation Emitted in Water by a High Energy Electromagnetic Cascade" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Confcrence,Durban,South Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] E.Kouishi and A.Misaki: "Characteristics of Individual LPM Showcrs in Water" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,South Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] E.Konishi A.Misaki and N.Takahashi: "Transition Curves for Cherenkov Radiation Induced High Energy Muon for KM3 project" Proceeding of 25th International Cosmic Ray Conference,Durban,South Africa. (to be published). (1997)
• [文献書誌] T.Miyachi,S.Ohkawa,H.Matsuzawa,T.Otogawa,N.Kobayashi and H.Onabe: "Position-Dependent Instability of Lithium-Drifted Silicon Detector" Japanese Journal of Applied Physics.35. 2814-2815 (1996)
• [文献書誌] Yu.M.Andreev and E.V.Bugaev: "Muon bremsstrahlung on heavy atoms" Physical Review D. 55. 1233-1243 (1997)
• [文献書誌] A.Y.Bershansky,A.A.kirillov,A.Misaki,T.M.Roganova and I.L.Rozental: "Electromagnctic Cascade Processes in Plasma" Preprint,Space Research Institute,Russian Academy of Science,Moscow,Russia. 1947. 1-43 (1996)