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2015 年度 実施状況報告書

超低エネルギー過程によるニュートリノ物理

研究課題

研究課題/領域番号 25400257
研究機関大阪大学

研究代表者

田中 実  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70273729)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードニュートリノ / RENP / 対超放射 / マクロコヒーレンス
研究実績の概要

原子・分子からの光子を伴うニュートリノ対放射(radiative emission of neutrino pair,RENP)の観測の実現に向けて研究を進めた.RENPの実現にはマクロコヒーレント増幅機構が必須であり,その実証のためにRENPにおけるニュートリノ対を光子に置きかえた2光子過程である対超放射(paired superradiance, PSR)についての研究を進めてきた.昨年度までの研究で,共同研究を行なっている岡山大学でのパラ水素の振動励起状態を用いた内部トリガーPSR実験に成功した.本年度は,より実験条件の制御の自由度が高い外部トリガーによる実験が岡山大学で行なわれ,18桁の信号の増幅を確認した.実験データを本研究で構築してきたPSR理論を用いたシミュレーションと比較にすることにより,8%程度の初期コヒーレンスが達成されていること分かった.また,トリガーのタイミングと信号強度の関係から,コヒーレンス発達の時間的遅れについて明らかにし,理論予想と一致することが分かった.さらに,RENPの背景事象となるマクロコヒーレントなQED多光子放射過程(mcarocoherent QED process of n-photon emission, McQn)についての研究を行なった.3光子過程McQ3のレートを評価した結果,RENPに比べ20桁以上大きいことが判明し,その抑制がRENP実現に必須であることが明らかになった.そのために,RENP実験を導波管内で行なうことを提案した.導波管内では電磁波は切断周波数を持つが,これがニュートリノの質量よりも大きい場合,McQnは禁止されるがRENPは許されるようなトリガー周波数の領域があることを示した.また、ニュートリノに関連する課題として,B中間子崩壊におけるレプトンユニバーサリティーの破れについても研究を行なった.

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

関連する実験の進展に合せて研究の進め方を調整しているが,RENPの実現に向けた全体としての研究の達成度はほぼ当初の予定通りである.背景事象の評価とその抑制手法の開発という,より現実的な問題についての理論的研究の段階に入った.

今後の研究の推進方策

RENPの背景事象として最も重要と考えられる多光子マクロコヒーレント過程についての研究を進展させ,これを制御する方法についてさらに詳しく調べる.また,今後予定されている対向入射PSR実験の解析のために,これに対応したPSR理論の解析を進め,RENPで必要となる対向入射による初期コヒーレンス形成について調べる.標的の状態ををPSRに適した状態とRENPに適した状態に制御する可能性についても引き続き調べる.

次年度使用額が生じた理由

共同研究体制の変更により,研究打ち合わせの場所を一部所属大学(大阪大学)に変更したため,旅費が一部不要になった.研究の進展状況に合せて,計算機の増強を次年度に先送りした.

次年度使用額の使用計画

計算機の増強,および新たな共同研究者との研究打ち合わせの旅費に使用する.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Externally triggered coherent two-photon emission from hydrogen molecules2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyamoto, H. Hara, T. Masuda, N. Sasao, M. Tanaka, S. Uetake, A. Yoshimi, K. Yoshimura, M. Yoshimura
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 081C01 ページ: 081C01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv103

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probing New Physics with q2 distributions in B → D(*)τν2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaki, M. Tanaka, A. Tayduganov, R. Watanabe
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 91 ページ: 114028

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.91.114028

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Radiative emission of neutrino pair free of quantum electrodynamic backgrounds2015

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshimura, N. Sasao, M. Tanaka
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 053B06 ページ: 053B06

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv064

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 原子ニュートリノ過程における QED バックグラウンドの抑制2016

    • 著者名/発表者名
      田中 実
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] New Physics in B → D(*)τν2016

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka
    • 学会等名
      WRU Symposium 2016,“ Interplay between LHC and Flavor Physics”
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Neutrino Physics with Atomic/Molecular Processes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka
    • 学会等名
      Beyond the Standard Model in Okinawa 2016
    • 発表場所
      OIST, Onna, Okinawa
    • 年月日
      2016-03-01 – 2016-03-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Radiative emission of neutrino pair free of QED backgrounds2015

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka
    • 学会等名
      Fundamental Physics using Atoms 2015
    • 発表場所
      Riken, Wako
    • 年月日
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • 国際学会
  • [学会発表] New Physics in B → D(*)τν2015

    • 著者名/発表者名
      M. Tanaka
    • 学会等名
      KEK Flavor Factory Workshop 2015
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-10-26 – 2015-10-27
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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