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2019 年度 実績報告書

ニュートリノ中性反応の精密測定による超新星背景ニュートリノの探索

研究課題

研究課題/領域番号 17J06141
研究機関京都大学

研究代表者

芦田 洋輔  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
キーワード超新星背景ニュートリノ / ニュートリノ中性カレント弾性散乱反応 / スーパーカミオカンデ / T2K実験
研究実績の概要

本研究の目的は、T2Kビームを用いたニュートリノ中性カレント反応の精密測定、およびその結果を用いたスーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノの探索感度向上である。
最終年度には、前年度に測定したT2K実験でのニュートリノおよび反ニュートリノと酸素の中性カレント反応断面積の結果を学術論文として公表した。また、国際・国内学会での報告も行った。
そして、研究計画通り、スーパーカミオカンデでの超新星背景ニュートリノ探索解析に着手した。結果として、これまで100%が課されていた大気ニュートリノの中性カレント反応背景事象の系統誤差を60%程度まで低減することに成功した。これにより、超新星背景ニュートリノフラックスの探索感度を12%向上した。さらに、他の背景事象として重要である宇宙線ミューオンによる核破砕事象を精確に評価・削減するための解析フレームワークを一新した。その他、研究代表者は解析に必須となるデータのプロセスおよびモンテカルロシミュレーションの準備までを全て行い、最終結果を出す準備を整えた。そうして得られた探索結果は世界最高精度のものであった。本結果を元に学術論文を公表する予定である。
上記とは独立して、二年目までに行っていたT2K実験ミューオンモニターに関する研究も引き続き行った。本年度は東北大学において電子ビーム照射試験を行い、プロトタイプ検出器が現状のミューオンモニター検出器よりも有望であるとの結果を得た。
研究代表者は上記の研究結果を元に博士学位論文を執筆し、京都大学より博士号を授与された。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 12件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] エコールポリテクニーク(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      エコールポリテクニーク
  • [国際共同研究] パドバ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      パドバ大学
  • [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
      Tanaka M. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 052001

    • 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
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 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] Constraint on the Matter-Antimatter Symmetry-Violating Phase in Neutrino Oscillations2020

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 580 ページ: 339

    • DOI

      10.1038/s41586-020-2177-0

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Electron Antineutrino Appearance in a Long-Baseline Muon Antineutrino Beam2020

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 ページ: 161802

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.124.161802

    • 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
      Abe K. et al. (T2K Collaboration)
    • 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] Atmospheric Neutrino Oscillation Analysis with Improved Event Reconstruction in Super-Kamiokande IV2019

    • 著者名/発表者名
      Jiang M. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019-05 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
  • [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
      Abe K. et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 071103(R)

    • 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
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Journal of Physics G

      巻: 46 ページ: 8

    • 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] Search for heavy neutrinos with the T2K near detector ND2802019

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 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] Measurement of the muon neutrino charged-current cross sections on water, hydrocarbon, iron, and their ratios, with the T2K on-axis detectors2019

    • 著者名/発表者名
      Abe K et al. (T2K Collaboration)
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019-09 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] Sensitivity of Super-Kamiokande with Gadolinium to Low Energy Anti-neutrinos from Pre-supernova Emission2019

    • 著者名/発表者名
      Simpson C. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 2

    • 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] Search for Astronomical Neutrinos from Blazar TXS0506+056 in Super-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara K. et al. (Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 887 ページ: 1

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab5863

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Neutrino-oxygen neutral-current elastic interactions as a background in supernova relic neutrino search2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Ashida
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Supernova Relic Neutrino Searches2019

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔
    • 学会等名
      第26回素粒子国際センターシンポジウム
  • [学会発表] スーパーカミオカンデにおける超新星背景ニュートリノ探索2019

    • 著者名/発表者名
      芦田洋輔、他スーパーカミオカンデコラボレーション
    • 学会等名
      第75回日本物理学会年次大会

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公開日: 2021-01-27  

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