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2017 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, 大学院理学研究院, 教授 (00272518)

研究分担者 石原 安野  千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (40568929)
間瀬 圭一  千葉大学, 大学院理学研究院, 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9年間の観測データを使い、10PeV 以上の超高エネルギー領域における宇宙ニュートリノ探索を実行した。特にPeV近辺に宇宙ニュートリノ事象があった場合に、EeV(1000PeV)におけるフラックス上限値の感度を大幅に改善する手法を開発し、感度は従来の手法から50%改善した。探索の結果 3 PeV および 6 PeV のエネルギを持つニュートリノ事象を2例同定した。この2事象はいずれも宇宙ニュートリノ信号と考えて矛盾がないが、最大で100 EeV にも達するエネルギーを持つ最高エネルギー宇宙線由来のニュートリノではないことが、仮説検定の結果示された。このことから最高エネルギー宇宙線天体の性質について、モデルの詳細に依存しない堅牢な制限をつけることに成功した。検出器埋設容量外側を通る輝度の低い事象を含めることによる、宇宙ニュートリノのエネルギースペクトルのPeV領域での形状を測定する解析も完遂し、6 PeV のエネルギーを持つシャワー事象を同定した。詳細解析の結果、この事象は反電子ニュートリノから生じた W ボソンの崩壊によって生成されたハドロンカスケードであることが判明した。高エネルギー宇宙ニュートリノに反電子ニュートリノが含まれることを実証した成果である。

リアルタイム同定システムにより2017年9月23日に同定された事象を電波から、可視光からγ線に至る広波長域で追尾観測した結果、ブレーザー銀河 TXS0506+056 を放射起源天体候補として同定した。

ARA実験の南極点における建設は、2018年1月に行われ、総計で 5 ステーションが稼働した。埋設された電波検出器の信号応答および増幅率を較正する解析を行い、2 dB 以内の不定性でアンテナ応答が理解された。現在のところ EeV を超える宇宙ニュートリノ事象は見つかっておらず、流量上限値をつけた。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4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] University of Wisconsin - Madison/University of Maryland/LBNL(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Wisconsin - Madison/University of Maryland/LBNL
    • 他の機関数
      6
  • [国際共同研究] RWTH AACHEN UNIVERSITY/DESY/University of Wuppertal(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      RWTH AACHEN UNIVERSITY/DESY/University of Wuppertal
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] University of Uppsala/Stockholm University(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      University of Uppsala/Stockholm University
  • [雑誌論文] Measurements using the inelasticity distribution of multi-TeV neutrino interactions in IceCube2019

    • 著者名/発表者名
      Aartsen M et al (IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 032004

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevD.99.032004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential limit on the extremely-high-energy cosmic neutrino flux in the presence of astrophysical background from nine years of IceCube data2018

    • 著者名/発表者名
      Aartsen M et al (IceCube Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 ページ: 062003

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.98.062003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A2018

    • 著者名/発表者名
      The IceCube Collaboration、Fermi-LAT、MAGIC、AGILE、ASAS-SN、HAWC、H.E.S.S.、INTEGRAL、Kanata、Kiso、Kapteyn、Liverpool Telescope、Subaru、Swift/NuSTAR、VERITAS、VLA/17B-403 teams
    • 雑誌名

      Science

      巻: 361 ページ: eaat1378

    • DOI

      DOI: 10.1126/science.aat1378

    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of radio signals from an electron in an ice target2018

    • 著者名/発表者名
      Keichi Mase
    • 学会等名
      ARENA 2018, Catania, Italy
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-messenger astronomy driven by the High-energy cosmic neutrinos2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Yoshida
    • 学会等名
      CRIS 2018, Portopalo di Capo Passero, Italy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Constratins on UHECR sources with 9 years of the IceCube EHE data.2018

    • 著者名/発表者名
      Aya Ishihara
    • 学会等名
      VLVNT 2018, Dubna, Moscow region, Russia
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] エネルギー宇宙ニュートリノから展開するマルチメッセンジャー天文学2018

    • 著者名/発表者名
      石原安野
    • 学会等名
      日本天文学会 秋季年会・企画セッション
    • 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/

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公開日: 2019-12-27  

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