南天におけるニュートリノ点源の探索

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640288
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 瀧田 正人 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (20202161)
• 研究分担者: 大西 宗博 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (10260514) ; 原 隆宣 大阪大学, 理学研究科, 助手 (70283827) ; 羽澄 昌史 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (20263197)
• キーワード: スーパー神岡実験 / 上向きミューオン / 大気ニュートリノ / 南天 / AGN / 点源

研究概要

北半球にあるスーパー神岡実験はニュートリノ起源の上向き突き抜けミューオンの天球座標上での分布を測定することにより、世界最高の感度で南天のニュートリノ点源(星など)を探索することができる。特に、最近話題となっている活動銀河核AGN(Active Galactic Nuclei)から期待されるミューオンニユートリノを観測することが可能である。スーパー神岡実験で期待されるAGNからのミューオンニュートリノによる上向きミューオン頻度は1年あたり、1から数事例であり、5年間観測することにより、十分な信号を得ることができる。大気ニュートリノによる雑音は1年当り0.05事例程度と見積もられ、信号に比べて無視できる。期待通りAGNからのミューオンニュートリノ信号を検出することに成功すれば、世界で初めてニュートリノ天源を発見することになり、宇宙線及び宇宙物理学に絶大な寄与をすることになる。
本年度行ったことを以下に列挙する。本年度は、1996年から2001年までの5年間蓄積されたスーパー神岡実験のデータを解析して得られた約2000事例のニュートリノ起源の上向き突き抜けミューオンを解析して、天源からきているか否かを探索した。(大西、瀧田)まず、データと比較するために活動銀河核起源の上向き突き抜けミューオンのモンテカルロシミュレーションと解析計算を行った。(原、羽澄)さらに、解析に必要なソフトウェアの開発を随時行った。特にミューオンの方向の自動解析プログラムの改良を行った。(羽澄、大西)1600日程度の有効データ取得時間中に観測される予定の大気ニュートリノ起源の上向きミューオン事例は2000事例程度であり、これらの赤道座標上での頻度分布を調べることにより、大気ニュートリノによるバックグランドに対して、南天の点源からきている上向きミューオン事例に超過が見られるかどうかを検定したところ統計的に有為な超過は観測されなかった。(大西、瀧田)大気ニュートリノによる雑音を差し引かない場合、活動銀河核からのニュートリノ起源上向きミューオンフラックスの上限値はおよそ10^<-13>/cm^2/s/srであることが見積もられた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Fukuda et al.: "THE SUPER-KAMIOKAND DETECTOR"Nuclear Instruments and Methods. A501. 418-462 (2003)
• [文献書誌] J.Yoo et al.: "A SEARCH FOR PERIODIC MODULATIONS OF THE SOLAR NEUTRINO FLUX IN SUPER-KAMIOKANDE I"Physical Review. D68. 092002 (2003)
• [文献書誌] M.B.Smy et al.: "PRECISE MEASUREMENT OF THE SOLAR NEUTRINO DAY / NIGHT AND SEASONAL VARIATION IN SUPER-KAMIOKANDE-1"Physical Review. D69. 011104 (2004)
• [文献書誌] S.Desai et al.: "Study of Upward Showring Muons in Super-Kamiokande"Proc.in 28^<th> International Cosmic Pay Conference, July 31-August7, TsukuUa, Japan. 3. 1673-1676 (2003)
• [文献書誌] S.Moriyam et al.: "Characterizing the Atmospheric Neutrino Flux"Proc.in 28^<th> International Cosmic Ray Conference, July 31-August7, Tsukuba, Jappan. 3. 1263-1266 (2003)
• [文献書誌] C.Saji et al.: "Search for charged current tau neutrino appearance in Super-Kamiokande"Proc.in 28^<th> International Cosmic Ray Conference, July 31-August7, Tsukuba, Japan. 3. 1267-1270 (2003)