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2018 年度 実績報告書

液体アルゴン三次元飛跡検出装置を用いた世界協力による物質優勢宇宙創成の謎への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 17H01134
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 琢哉  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, 教授 (40261549)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
キーワード液体アルゴン三次元飛跡検出装置 / 物質優勢宇宙創成の謎 / レプトンのCP対称性 / ニュートリノの質量階層性 / 陽子崩壊
研究実績の概要

物質優勢宇宙創成の謎への挑戦を行うため、巨大液体アルゴン三次元飛跡検出装置(LAr-TPC)を用いた Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE)が始動した。DUNEでは 1)1,300km以上の長基線、2)水相当3,000m以上の大深度地下に設置される25kt以上のLAr-TPC、3)1MW以上の出力を持つ大強度陽子加速器により生成される大強度ニュートリノビーム、4)生成直後のニュートリノの素性を把握するための前置測定装置、5)加速器ビームによる性能実証機能・較正機能を備えた 1kt LAr-TPC、を用意し、長基線ニュートリノ研究(レプトンのCP対称性の破れの探索とニュートリノ質量階層性の決定)と陽子崩壊現象探索研究を行う。本研究では、1kt LAr-TPC の実現及び性能実証により、長基線ニュートリノ研究と陽子崩壊探索の信頼性をゆるぎなきものとすることを目的としている。これまでに、電離電子信号読み出し電極、電離電子信号用エレクトロニクス、光検出装置について、試作、最終仕様決定がなされ、各々、必要量の作成と個別性能確認が行われ、測定装置組み込み前統合試験を経て、1kt LAr-TPC への組み込みが行われた。組み込み後には、1kt LAr-TPC 全体システムの統合試験、宇宙線を使用した動作試験が開始されている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

電離電子信号読み出し電極、電離電子信号用エレクトロニクス、光検出装置の必要量の作成と個別性能確認が行われ、測定装置組み込み前統合試験を経て、1kt LAr-TPC への組み込みが終了している。組み込み後には、1kt LAr-TPC 全体システムの統合試験、宇宙線を使用した動作試験が開始されている。

今後の研究の推進方策

1kt LAr-TPC測定装置を長期安定稼働するうえで不可欠な高電圧印加装置の放電不安定性除去を目的とした測定装置再調整を行なったうえで、宇宙線を使用した測定装置試運転を行う。年度全般を通して、加速器ビームによ る測定装置性能実証に備えて、計算機シミュレーション、実験データ解析環境の開発を行う。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 10件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Fermilab/BNL/SLAC(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Fermilab/BNL/SLAC
    • 他の機関数
      80
  • [国際共同研究] IPNL, Lyon/Saclay/APC, Paris(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IPNL, Lyon/Saclay/APC, Paris
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] CERN/University of Bern/ETHZ(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      CERN/University of Bern/ETHZ
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Cambridge/University of Manchester(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Oxford/University of Cambridge/University of Manchester
    • 他の機関数
      15
  • [国際共同研究] CIEMAT/IFIC/IFAE(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      CIEMAT/IFIC/IFAE
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      27
  • [雑誌論文] Search for proton decay into three charged leptons in 0.37 megaton-years exposure of the Super-Kamiokande2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 052011

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.052011

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the muon neutrino charged-current single π+ production on hydrocarbon using the T2K off-axis near detector ND2802020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 012007

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.012007

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of neutrino and antineutrino neutral-current quasielasticlike interactions on oxygen by detecting nuclear deexcitation γ rays2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 ページ: 112009

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.100.112009

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Astronomical Neutrinos from Blazar TXS 0506+056 in Super-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 887 ページ: L6

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab5863

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of Super-Kamiokande with Gadolinium to Low Energy Anti-neutrinos from Pre-supernova Emission2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 133

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4883

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the νμ charged-current cross sections on water, hydrocarbon, iron, and their ratios with the T2K on-axis detectors2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 093C02

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz070

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for heavy neutrinos with the T2K near detector ND2802019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 ページ: 052006

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.100.052006

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for light sterile neutrinos with the T2K far detector Super-Kamiokande at a baseline of 295 km2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 071103

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.99.071103

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for neutral-current induced single photon production at the ND280 near detector in T2K2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Physics G

      巻: 46 ページ: 08LT01

    • DOI

      10.1088/1361-6471/ab227d

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Atmospheric Neutrino Oscillation Analysis with Improved Event Reconstruction in Super-Kamiokande IV2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 053F01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Dual Phase TPC Electronics2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa
    • 学会等名
      DUNE meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dual Phase TPC Electronics2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Hasegawa
    • 学会等名
      DUNE meeting
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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