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2014 年度 実績報告書

南極点複合ニュートリノ望遠鏡で探る深宇宙-高エネルギーニュートリノ天文学の始動

研究課題

研究課題/領域番号 25220706
研究機関千葉大学

研究代表者

吉田 滋  千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00272518)

研究分担者 間瀬 圭一  千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80400810)
石原 安野  千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40568929)
研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2018-03-31
キーワードニュートリノ / 宇宙線 / 素粒子実験 / 南極
研究実績の概要

EeV(可視光の10億倍のさらに10億倍のエネルギー)という超高エネルギー領域の宇宙放射起源を理解するために、この領域の宇宙ニュートリノを探索・測定するARA実験装置を南極点氷河の深部に建設する。このための検出器と信号伝送装置を製作した。その性能は電波暗室におけるキャリブレーション実験によって確認し、仕様を満たしていることを確認した。また検出器の電波信号応答および氷河中からの電波放射機構を正確に理解するために、米国におけるビーム実験を遂行した。電子ライナックからの電子ビーム上に100kGの氷塊をおき、電子からの電波放射の検出に成功した。取得されたデータを解釈するためのシミュレーションプログラムを構築して比較したところ、波形データは位相を含めて予想通りの形状を有していることを確認した。

IceCube 実験による超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索の感度を向上させるために、トラック事象とシャワー事象を弁別する手法を開発した。また信号探索の雑音となる大気ニュートリノおよび大気ミューオン事象を除去するために、氷河表層に設置した空気シャワーアレイ IceTop を veto 検出器として機能させるための解析アルゴリズムも開発し、実データを用いて、その有効性を実証した。この解析フローを高速にリアルタイムで処理することにより他の望遠鏡によるフオローアップ観測を可能にするための基礎研究にも着手し、角度分解能のよい事象を効率的に選定するための手法の骨子を決定した。

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

IceCube 実験による超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索およびARA実験の検出器製作・信号伝送システムの建造・構成およびキャリブレーション実験ともに予定どおり推移している。平成27年度にはIceCube実験による科学的成果を新たに公表する。ARA実験全体のスケジュールは米国側の都合により見直しが行われるが、全体の進行には大きな影響を与えない見込みである。

今後の研究の推進方策

これまでに積み上げた準備研究により、平成27年度には IceCube実験による超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索を従来の3倍の感度で行い結果を公表する。また超高エネルギー宇宙ニュートリノ事象をリアルタイムに同定し、オンラインアラートを出すシステムの試験運用を開始する。

ARA実験に関しては昨年度に実施したビーム実験のデータの詳細解析を行い、その知見に基づいて検出器および信号伝送システムの製作を継続する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ウイスコンシン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ウイスコンシン大学
    • 他の機関数
      15
  • [国際共同研究] DESY(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      DESY
    • 他の機関数
      6
  • [国際共同研究] ストックホルム大学/ウプサラ大学(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      ストックホルム大学/ウプサラ大学
  • [国際共同研究] ブリュッセル自由大学(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      ブリュッセル自由大学
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] ジェネーブ大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ジェネーブ大学
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      5
  • [雑誌論文] Ultra-high-energy cosmic neutrinos2014

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida
    • 雑誌名

      Comptes Rendus Physique

      巻: 15 ページ: 309-317

    • DOI

      10.1016/j.crhy.2014.02.014

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bounds on the origin of extragalactic ultrahigh energy cosmic rays from the IceCube neutrino observations2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yoshida, Hajime Takami
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 ページ: 123012

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.123012

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] The recent results from the IceCube neutrino observatory and their implications to the origin of ultrahigh energy cosmic rays2014

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yoshida
    • 学会等名
      JGRG 2014
    • 発表場所
      ICRR, University of Tokyo, Kashiwa City, Japan
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent results from IceCube and the future high energy extension2014

    • 著者名/発表者名
      Aya Ishihara
    • 学会等名
      Recontres du Vietnum
    • 発表場所
      Quy Nhon, Vietnum
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The End-to-End calibration of the ARA detector2014

    • 著者名/発表者名
      K.Mase
    • 学会等名
      ARENA 2014
    • 発表場所
      Annapolis, USA
    • 年月日
      2014-06-09 – 2014-06-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] ハドロン宇宙国際研究センター

    • URL

      http://www.icehap.chiba-u.jp/

URL: 

公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-28  

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