2021 Fiscal Year Annual Research Report
Search for the signals beyond the standard model with cosmic neutrinos
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
18H05538
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石原 安野 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (40568929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永井 遼 千葉大学, 大学院理学研究院, 特任助教 (00801672)
伊藤 好孝 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50272521)
清水 信宏 千葉大学, 大学院理学研究院, 助教 (60869395)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | ニュートリノ天文学 / 大気ニュートリノモデル / 標準理論を超える物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
IceCube-Gen2 Phase1配列に使用される新型光検出器モジュールD-Egg100台までを完成させた。製造時に得られた情報が解析時やオペレーション時の較正情報として取得可能となるようデータベースの構築を行った。それぞれのD-Eggの詳細な応答特性を調べるための三次元スキャンシステムを開発し、詳細な応答特性を調べその結果を修士論文として発表した。また、D-EggのPMTとDAQ基板の応答特性を実測及び電子基板のシミュレーション等により評価し、シミュレーションに組み入れ可能な応答特性モデルを構築した。一方、個別のD-Eggに対する詳細な応答特性の研究と共に全数性能試験システムの開発を進め平均的な描像理解を進めた。長期間にわたり全数の異なる温度でのゲインや単一光子反応などの性能を調べ、その結果の上記のデータベースに入力を行った。
宇宙線ハドロン相互作用とニュートリノフラックスの計算の精密化においては、大気ニュートリノフラックス計算モデルの100GeV以下領域での高精度化を進めた。大気ニュートリノフラックスの計算結果を、異なる加速器実験の生成断面積をビーム運動量をパラメータ化することでシミュレーション内での補正としてとりまとめ、その結果得られた大気ニュートリノモデルを既存のモデルと比較し、宇宙線国際学会(ICRC2021)において発表した。また、大気ニュートリノモデルでは10GeVを超えるエネルギー領域の不定性はK粒子の寄与からくることが知られている。高エネルギー粒子衝突での超前方領域におけるK粒子粒子生成を理解しさらなる高エネルギー領域での大気ニュートリノ流量における不定性の低減を行うことを目指し、衝突型加速器での超前方ストレンジネス測定にむけた検討を行い、次期LHCf実験での超前方観測のための新たなトリガーシステムやDAQシステムの検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナの影響を最小限に抑え、新型光検出器の大量生産を終了した。コロナの影響として、製造以外の海外分担分のファームウェア製造計画などに遅れが出、その結果ファームウェアの最終バージョンのインストールを遅らせることになり、最終試験の日程は当初予定よりも後ろにずれた。しかし、南極点での活動自体も制限されていたためコラボレーション全体に対するスケジュールの遅れといった影響は少なくむしろ光検出器の製造では日本グループが最もコロナの影響を受けず、コラボレーション全体の研究を牽引している状態が続いていた。本研究の目標である光検出器の製造自体は順調に進んだ一方で、コロナ禍での南極大陸における人員及び物品の輸送制限が建設の時期を遅らせる要因になったことは事実である。
大気ニュートリノフラックスモデルでは、そのベースラインとなる精密化を達成し、今後のさらなる精度の向上への検討を始めることが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
達成すべきベースラインといえる成果は順調に得ており、今後はそのさらなる高精度化、高感度化を目指すことが重要である。
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