2016 Fiscal Year Annual Research Report
新型光検出器で築く次世代南極ニュートリノ望遠鏡による深宇宙高エネルギー現象の解明
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16H02174
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石原 安野 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40568929)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / マルチメッセンジャー / 最高エネルギー宇宙線 / 光検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
IceCube実験による最新データ9年分を用いて、世界最高感度での超高エネルギーニュートリノ検出解析を行い、これまでで最も強い超高エネルギー宇宙線起源天体の宇宙論的進化に対する制限を得た。この結果はphysical review lettersのEditor's selectionにも選ばれ、ニュートリノから宇宙線起源天体に対する制限をつけることの重要性を改めて示した。
次世代ニュートリノ望遠鏡 IceCube-Gen2実験に向けた、新型光検出器モジュールD-Eggの開発を行った。シミュレーション研究では、これまでのPMTをひとつのみを用いるデザインに比較し、D-Eggのように上下二つのPMTを用いる場合の、粒子シャワー角度再構築精度の向上について精査した。その結果粒子シャワー角度再構築精度が大きく向上する可能性があることが分かった。引き続きミューオンのようなトラック事象についても同様の研究を行っていく。
製作面では、特に、2組のD-Eggプロトタイプ機を製作し、新たな磁気シールドの導入試験、3回にわたる70MPaという非常な圧力下での内部PMTの動作試験、及びガラスの歪の直接測定を行い、デザインシミュレーションにおける予想値と一致することを確かめ、ニュートリノ検出に向けた光検出器の特性として最も重要な高いUV透過性と、耐圧強度を達成した。陰極接地型PMTの信号取り出しアナログ回路を含む新たなHV基板の開発を行い、トランスによる信号取り出しの最適化デザインを行うと共に、低リップルHVモジュールの低コスト化を達成した。これらの初期プロトタイプ機は、米国マディソン大学の大型冷凍庫内でも試験を行った。
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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
解析での成果は期待以上であり、D-Egg製作における新たな磁気シールドや、光学結合エラストマーの開発は順調に進むとともに、最も懸案事項であった超高圧下での耐性に問題がなかったため、この部分では開発は計画以上に順調に進んでいるといえる。ただし読み出し回路のデザインは作成されつつあるものの、実証試験は今後の課題となっておりトータルではおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
IceCube実験の解析では今後はトランジエント事象をターゲットとしてマルチメッセンジャー解析に向けた準備研究を行っていく。また、PeV領域エネルギーにターゲットを絞り、より詳細な特徴を抽出する解析を行っていく。D-Eggの開発では、今後はより大規模製作に向けた一つ一つの部品の低コスト化、ノイズの減少、読み出し回路の実証を課題とし、開発を進めていく。
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