超伝導ミリ波検出器と電波観測技術を応用した新しい宇宙背景ニュートリノ探索法の開拓

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K13493
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 長谷川 雅也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (60435617)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 宇宙背景ニュートリノ / 超伝導検出器 / 電波観測 / ニュートリノ

研究成果の概要

本研究は、ニュートリノ捕獲反応を用いた宇宙背景ニュートリノの直接検出に向けて、超伝導ミリ波検出器と電波観測技術を応用した新しい手法を開拓する事を目標としている。シミュレーションにて、「電波を用いた電子トラッキング」のセットアップの最適化を行いS/N比が10以上で電子の通過を同定できる事を確認した。また電子のエネルギーを測定する超伝導検出器アレイの実現に向けて信号多重化に関する原理検証を行い、O(10000)の検出器アレイの読み出しに成功した。本研究を通して実現可能な本実験でのセットアップ案がほぼ固まった。

自由記述の分野

宇宙物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、宇宙誕生直後に発生したニュートリノ（宇宙背景ニュートリノ=CνB）の直接検証を目指した新技術開発に関する研究である。CνBをトリチウムに吸収させ、その結果放出される電子のエネルギーを精密に測定する事で検出する。この検出によりビッグバン宇宙の最終検証が完了する。測定のポイントは(1)トリチウムからの電子を確実に同定する事、(2)CνBとトリチウムのβ崩壊からの電子をエネルギー測定により確実に識別する事、の２点である。本研究を通して、電子を高S/N比で同定できる事、電子エネルギー測定のための大規模超伝導検出器アレイ信号読み出しの原理検証が出来た。本実験でのCνB検出がおおいに期待できる。