研究内容

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。

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

2027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。

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

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。

検出器の物理相互作用のターゲットとなる媒質中の放射性不純物の分析
検出器の構成部材に含まれる放射性不純物の分析
媒質の純化による放射性不純物の除去(吸着)部材の選定

▶ 表面α線イメージ分析装置 (AICHAM)

▲ 将来の素粒子実験、宇宙物理学に向けた検出器開発

新しい検出手法を用いたニュートリノ観測や素粒子の標準模型を超える新しい物理探索を目的とした検出器開発を実施しています。特に、将来のニュートリノ観測、暗黒物質探索に向けた研究を外部研究機関の研究者と推進しています。

フッ素を用いた将来の太陽ニュートリノ、暗黒物質探索
極低放射能分析を目的とした新しい検出器開発
ジルコニウムを用いたニュートリノレスダブルベータ崩壊探索

▲ シミュレーション開発

将来の太陽ニュートリノ観測、大気ニュートリノ観測では、大型検出器によるニュートリノ観測だけではなく、高い予言能力を持つシミュレーション開発も必須になります。本研究室では、次のような(数値)シミュレーション開発を外部研究機関の研究者と協力して実施しています。

太陽模型の構築と太陽ニュートリノ予想
大気ニュートリノ、宇宙線ミューオンのフラックス模型

▲ 参考となる動画

近い分野の研究範囲を知りたい人は、以下の動画 (youtube) を見てください。いくつかの研究テーマは本研究室で、実際に研究することが可能です。