研究内容 | 富山大学宇宙素粒子実験研究室

本研究室では、以下の大規模な国際共同実験と小規模な(少人数で組織される)研究を通して素粒子宇宙実験物理学を推進しています。具体的な内容を知りたい方は、研究室の教員までご連絡ください。

研究成果を知りたい方は、こちらのページを参照してください。

配属を希望される方は、こちらのページを参照してください。

関連する分野の研究の動画をお探しの方は、こちらを参照してください。

RESEARCH AREAS

研究テーマ

大規模国際共同実験から少人数で進める検出器・シミュレーション開発まで、複数のスケールで宇宙と素粒子の謎に挑んでいます。

Super-Kamiokande / T2K 太陽・天体ニュートリノ、宇宙線、ニュートリノ振動 Hyper-Kamiokande / T2HK 次世代大型水チェレンコフ検出器とPMT・前置検出器開発 COMET ミューオン$2013電子転換による標準模型を超える物理の探索 Ultra-low Background 極低放射能分析と放射性不純物の低減 Detector Development 将来のニュートリノ・暗黒物質探索に向けた検出器開発 Simulation 太陽模型・大気ニュートリノ・宇宙線フラックスの数値計算

国際共同実験

Super-Kamiokande/T2K

岐阜県飛騨市で稼働しているSuper-Kamiokande検出器を用いた研究を行っています。特に、観測データの物理解析を通じて、以下の研究トピックを推進しています。

太陽ニュートリノ観測
天体現象起源のニュートリノ探索
(Multi-messenger天文学、超新星爆発、太陽フレア)
宇宙線ミューオン観測
標準理論を超える新しい物理の探索
検出器較正やシミュレーション開発

以上のような素粒子(ニュートリノ、ミューオン)の観測から宇宙の歴史、進化、構造形成を明らかにする研究、宇宙線の加速機構を明らかにする研究、光学的には検証が難しい天体内部の運動に迫る研究を実施しています。また、茨城県東海村のJ-PARCで生成される人工ニュートリノビームを用いたT2K実験も推進しています。

▶ Super-Kamiokande実験

▶ T2K実験

Hyper-Kamiokande/T2HK

2028年からの観測運転を予定しているHyper-Kamiokande検出器に関連する研究を実施しています。現在、検出器を設置する空洞の掘削が進んでおり、2026年頃に実際の検出器の建設作業が予定されています。稼働後は上記のSuper-Kamiokande検出器での研究トピックを発展させる予定です。

2026年から2027年にかけて、Hyper-Kamiokande検出器の外検出器に設置する3600本のPMT(光センサー)の組み立て作業、および設置前の試験を富山大学で実施します。

また、物質優勢な宇宙創成の謎に挑むため、T2HK実験の前置検出器(の1つ)となるIWCDの準備、建設に関連する研究を外部研究機関の研究者と協力して進めています。

▶ Hyper-Kamiokande実験

COMET

COMET実験は、荷電レプトンフレーバー非保存過程であるミューオン-電子(μ-e)転換過程を世界最高感度で探索する実験です。このような非保存過程が発見されると、素粒子物理学の標準模型を超える物理の存在を示唆します。

外部の研究機関と協力して、COMET実験のPhase-Iに向けて、検出器の構成要素の構築、ソフトウェアの整備、背景事象の評価などの研究を進めています。

▶ COMET実験

小規模な研究

▲ 極低放射能分析技術

ニュートリノ観測、暗黒物質探索を目的とする検出器では、観測対象とする相互作用由来の信号と重複する形で放射線由来のバックグラウンド事象(背景事象)が観測されます。特に、宇宙線ミューオンを遮蔽するために地下環境での建設、稼働が必要になる検出器では、放射性物質の混入が主要なバックグラウンドになります。本研究室では次のような基礎研究を実施しています。