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2015 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, 大学院理学研究科, 教授 (00272518)

研究分担者 石原 安野  千葉大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40568929)
間瀬 圭一  千葉大学, 大学院理学研究科, 助教 (80400810)
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

IceCube 実験による 2014 年までの 6 年間の観測データを解析し、超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索の予備的結果を公表した。トラック事象とカスケード事象弁別、IceTop検出器によるvetoを利用した雑音除去などの新たな解析手法の導入によって、世界最高感度による探索結果となった。770 TeV をもつ宇宙ニュートリノ事象を同定した。PeV を越える事象は見つからなかったことから、最高エネルギー宇宙線起源天体の性質に厳しい制限をつけることとなった。この結果は国際会議 TeVPA、TAUP で発表された。2015年分のデータを加えた最終解析結果を来年度に発表する予定である。またこの解析フローをリアルタイム化するための基礎開発も合わせて行っている。

IceCube 実験で発見された高エネルギーニュートリノのエネルギースペクトルがどこまで伸びているかを高精度で測定するための新たな解析を始動した。検出器が埋設されている氷河の外側を通る高エネルギー事象を同定するための新しいデーターサンプルを作るためのアルゴリズム開発を行い、数種類のパラメータをBoost Decision Tree と呼ばれるAIのアルゴリズムにのせることで、背景雑音事象を除去できる見込みがついた。この解析を引き続き来年度も継続して結果を得る。

ARA 検出器の第3期検出器製作および信号伝送装置組み上げを行った。これらの装置は来年度に予定されるARA実験建設に供され観測データ取得を開始する。ARA検出器のビーム実験によるキャリブレーションデータの解析も進め、氷ターゲットからの電波放射を計算するシミュレーションプログラムを構築した。データとの詳細な比較を行う準備が整った。

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 実験の超高エネルギー宇宙ニュートリノ解析は順調に親展している。エネルギースペクトルの上限を探るため PeV 領域に特化した新しい解析もスタートしている。これは予定を上回る進展である。

ARA 実験は、米国側の予算変更の影響をうけ全体のスケジュールがやや遅延しているが日本側の検出器製作やキャリブレーション実験の遂行は問題なく進んでいる。

今後の研究の推進方策

IceCube 実験については予定を上回る進展であり、このまま推進する。マルチメッセンジャー天文学に対応するため、宇宙ニュートリノ信号同定解析を高速化することが重要であり、来年度の運用を目指す。ARA実験はアメリカ側の状況の変化に対応するため、検出器の製作・試験日程を柔軟に設定しながら、開発と製作を進める。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ウイスコンシン大学/メリーランド大学/ローレンス バークレー国立研究所(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ウイスコンシン大学/メリーランド大学/ローレンス バークレー国立研究所
    • 他の機関数
      25
  • [国際共同研究] DESY/RWTH Aachen/University of Wuppertal(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      DESY/RWTH Aachen/University of Wuppertal
    • 他の機関数
      5
  • [雑誌論文] Search for astrophysical tau neutrinos in three years of IceCube data2016

    • 著者名/発表者名
      G. Aartsen, A.Ishihara, L.Mase, S.Yoshida et al. (IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: 022001

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.93.022001

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] First constraints on the ultra-high energy neutrino flux from a prototype station of the Askaryan Radio Array2015

    • 著者名/発表者名
      P.Allison, A.Ishihara, K.Mase, S.Yoshida et al (ARA Collaboration)
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 70 ページ: 62-80

    • DOI

      http://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2015.04.006

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Exploring the origin of UHECRs with very-high energy neutrinos2015

    • 著者名/発表者名
      S.Yoshida
    • 学会等名
      AugerPrime Symposium
    • 発表場所
      Malargue, Argentina
    • 年月日
      2015-11-14 – 2015-11-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High energy neutrino astronomy2015

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      TeVPA
    • 発表場所
      柏の葉カンファレンスセンター、Kashiwa, Japan
    • 年月日
      2015-10-26 – 2015-10-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Probing cosmic-ray origin with cosmogenic neutrino search in 6 year of IceCube data2015

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      TAUP
    • 発表場所
      Torino, Italy
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neutrino Astronomy2015

    • 著者名/発表者名
      A.Ishihara
    • 学会等名
      ICRC
    • 発表場所
      Hague, Netherlands
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-08-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experimental calibration of the ARA radio neutrino telescope with an electron beam in ice2015

    • 著者名/発表者名
      K.Mase
    • 学会等名
      ICRC
    • 発表場所
      Hague, Netherlands
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-08-06
    • 国際学会
  • [備考] ハドロン宇宙国際研究センター

    • URL

      http://www.icehap.chiba-u.jp/frontier/pub-NA-j.html

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-27  

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