My research

My reaserch interest is focused on neutrino physics, especially an astronomical neutrino observation using Super-Kamiokande. I have been engaged in several researches. In this page, several topics of my research experiences are briefly introduced.


Super-Kamiokande


My main study is solar neutrino analysis using Super-Kamiokande detector.

In my Ph.D thesis, I evaluated the background event due to the radon daughters in low energy region (3.5-5.0 MeV (kin)). In addition, I precisely determined the detection efficiency of low-energy-event using Ni-Cf calibration source.
Based on the studies above, I could extracted the solar neutrino events over the background in low energy region. This imporovements enable the SK to precisely measure the recoil electron energy spectrum.

The right figure shows the yearly 8B solar neutrino flux measured by SK detector as well as the sunspot number on the surface of the Sun since 1996.

Phys. Rev. D 94, 052010 (2016)

Phys. Rev. D 109, 092001 (2024)

太陽自身のg-mode振動による周期的なニュートリノ放出強度変動に関する研究を通して、世界初のg-mode振動の発見を目指しています。

太陽に代表される恒星は、天体中心で生成される核融合起源の熱エネルギーが運動エネルギーに変換されることにより、天体自身の振動現象をおこします。太陽では重力によるg-mode振動によって、太陽核領域で局所的な密度(温度)変化が周期的(~200μHz)に生じていると考えられています。特に、Super-Kamiokande検出器で主に観測される8B(ボロン)ニュートリノの生成率は温度の18乗程度(最近だと24-25乗)に比例すると考えられているため、g-mode振動由来の局所的な温度変化により放出強度が周期的に変動していると予想されます。
Super-Kamiokande検出器で実際に観測された太陽ニュートリノ事象の時刻情報に周期的な変動があれば、g-mode振動を間接的に観測できる可能性があります。これらの研究における解析を担当しています。


Kakenhi Young Scientists (B) " Search for g-mode oscillations in the Sun using the detection timing information of solar neutrinos"

Presentation file (PDF, English)

Poster presentation (English)

Neutrino originated from astronomical phenomenon is interested in the field of neutrino physics. We (Super-Kamiokande collaboration) has searched neutrino associated with various astronomical events.

I was part of the analysis team of neutrino search associated with Gravitational wave. Figure shows the time distribution (left) and the energy distribution (right) of the observed events in Super-Kamiokande around GW150914 (Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016)) detected by LIGO.

Since 2017, I have started the study of neutrinos from past solar flares.


BH-BH merger: Astrophys. J. Lett. 830, L11 (2016)

NS-NS merger: Astrophys. J. Lett. 857, L4 (2018)

Solar flares: Solar Physics 295, 133 (2020), arXiv: 2210.12948

地球には宇宙から多数の宇宙線(主に陽子)が飛来します。このような宇宙線の到来方向、到来数の時間変化を調べることで、 宇宙線が宇宙空間でどのように伝搬するかを研究しています。
Super-Kamiokande検出器のような地下実験では、高いエネルギーを持つ2次宇宙線(ミューオン)を観測することができます。 これらの宇宙線ミューオンの到来数が周期的に変動しているかを研究しています。
特に、大気中の密度や太陽活動との相関に関して研究を進めています。

Pos (ICRC2023) 444, 212

Pos (ICRC2023) 444, 214

Phys. Rev. D 110, 082008 (2024)



低放射能分析技術


最先端のニュートリノ実験やダークマター実験では宇宙線起源のバックグラウンドを低減するために地下で行う必要があります。 地下実験では検出器及びその周辺に存在する環境放射性物質が最後まで悩ましいバックグラウンドになります。 その中で希ガスのラドンは、検出器の内部に混入しやすく、また半減期(3.8日)が長く、完全に取り除くことが難しいことで知られています。
これらのバックグラウンドの起源を理解するために、高感度でラドンを分析する必要があり、その技術開発を進めています。 私は開発を行ったラドン検出器を応用して、Super-Kamiokande検出器で製造している「キレイな空気」中のラドン濃度を分析、モニターを担当しています。


Prog. Theor. Exp. Phys. 033H01 (2015)

Nucl. Instrum. Meth. A 867 (2017) 108-114

arXiv:2112.06614

Super-Kamiokande検出器を用いて太陽ニュートリノ観測を行う際に、純水中に溶け込んだ放射性物質がバックグラウンドとして観測にかかります。このうち、ラドン(222Rn)の娘核種であるビスマス(214Bi)のベータ崩壊が主要なバックグラウンドになります。

バックグラウンドになる純水中のラドンを取り除くことでエネルギー閾値を下げ、低エネルギー領域のエネルギースペクトラムを測定できるようになります。

そのためには純水中のラドン濃度を精密に測定し、ラドンの入り込む場所を特定する必要があります。純水中のラドン濃度を精密に測定するシステムの開発に従事しました。

Nucl. Instrum. Meth. A 977, 164297 (2020)

Presentation file (Download page, Japanese)

J. Phys. Conf. Ser. 888 (2017) 012191

Radon (222Rn) is one of the main source of the background in multi-MeV range, which overlays with the energy range of solar neutrino. In particular, the Rn daughter of 214Bi decay, its Q-value is 3.27 MeV) makes a mimicking signal in multi-MeV region because of the limited energy resolution of the detector. Such background events remains even if all reduction cuts is applied to select the solar neutrino event.
Further studies are required to determine the contribution of the background event caused by Rn daughters in the solar neutrino analysis and thus reducing Rn leads to further sensitivity to measure the energy spectrum of the recoil electron.
Right animation shows the vertex distribution after the Rn injection. Rn background events are clearly seen in the SK tank.

Poster presentation file (English)

J. Phys. Conf. Ser. 888 (2017) 012191 (Link)

I also do several small experiments in parallel.


(Since 2016) Developement of the database for low background material

Presentation file (PDF, Japanese)

Presentation file (LRT2017, English)

AIP Conf. Proc. 1921 (2018) 040002

AIP Conf. Proc. 2908 (2023) 060002


Prog. Theor. Exp. Phys. (2020) 113H01

(Since 2017) Research A

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