Core-mantle chemical composition restricted by neutrino observations

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Interaction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science
• Project/Area Number: 15H05833
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Tanaka Hiroyuki 東京大学, 地震研究所, 教授 (20503858)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三井 唯夫 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20283864) ; 上木 賢太 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 技術研究員 (40646353) ; 山野 誠 東京大学, 地震研究所, 教授 (60191368) ; 飯塚 毅 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70614569) ; 渡辺 寛子 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (70633527) ; 榎本 三四郎 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員科学研究員 (90400225)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 地球ニュートリノ / コア / マントル

Outline of Final Research Achievements

Firstly, the geo-neutrino flux modeling was reviewed and improved from the point of view of earth sciences. As a consequence, the computational technique to automatically derive the geo-neutrino flux from the seismic topomgraphy data was developed, and the methodology to model the geo-neutrino data that are expected to be accumulated further in the near future, was established. Secondly, the stable geo-neutrino data taking method was developed. Thirdly, the proof of principle experiments of the directionally-sensitive detector were conducted to establish a base technology towards near-future geo-neutrino imaging of the Earth.

Free Research Field

地球惑星科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我が国が巨大反電子ニュートリノ検出器(KamLAND)を用いて、地球内部放射性元素起源のニュートリノ(地球ニュートリノ)の検出に、世界に先駆けて成功してから15年が経ち、データ蓄積量が地球深部における放射性元素の直接観測が可能なレベルに達している。しかしながら、マントル内の主要な熱源である放射性元素の種類と量は未だに分かっておらず、核-マントルの熱進化の理解が進んでいない。本研究では地球ニュートリノ流量モデリング法を地球科学的アプローチから見直し、マントル中のU、Th濃度、さらには放射性熱量を決定するための方法論を確立し、長期的に世界をリードする基盤を形成した。