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 理学部　物理学科　基礎物理学教室
 Fundamental Physics Laboratory

教授：
　　渋谷　寛
　　小川　了
■ 概要
ニュートリノ振動の研究（OPERA）
国際協力実験OPERAはニュートリノ振動の結果出現した異種ニュートリノを検出してこの現象の確認に決着をつけることを目指している。欧州原子核研究機構（CERN）から発射されたミューニュートリノビーム中にタウニュートリノが出現することを約730km離れたグランサッソ地下研究所で観測する。タウニュートリノ反応はタウレプトンの特徴的な崩壊を高分解能の原子核乾板（エマルションフィルム）で観測して識別する。標的質量1250トンの実験装置は原子核乾板・鉛板を積層したECC検出器と電気信号検出器を組み合わせて製作，建設されたものである。2008年から本格的な照射実験が始まった。同時に集められたニュートリノ反応の測定も急ピッチで進められ，すでに4100例を超えるニュートリノ反応が解析された。その中から2例のタウニュートリノ反応候補が検出されている。
Kビームによるダブルハイパー核とH粒子の研究 （KEK E373，J-PARC E07）
KEK-PSのKビームをエマルション・ハイブリッド実験装置に打ち込み，準自由反応Kp→KΞにより生成されたΞ粒子をエマルション中で静止吸収させ，その結果生成されるS＝-2 原子核を観測し，詳細に解析する。この手法で世界初の確実なダブルハイパー核の観測に成功したE176実験に続き，検出器を改良したE373実験も本格的な解析が進行中でラムファ等のダブルハイパー核崩壊事象が次々に観測されている。さらに，大強度陽子加速器施設（J-PARC）でもその特長を生かしたE07実験を準備中である。
B-ファクトリーにおけるCP対称性の破れの研究（KEK Belle）
B-ファクトリーは高エネルギー加速器研究機構（KEK）において8.0GeVの電子と3.5GeV の陽電子を衝突させることによりボトム・クォーク対を大量に生成し，「CPの破れ」の起源を探る計画である。本研究室は粒子同定装置の開発を他の研究機関と共同で推進し，実際にBelle検出器内部に設置した。2001年7月のB中間子における間接的CP非保存の発見，2003年度には直接的CP非保存の発見，数種類以上の新粒子の発見が報告され，豊富な物理を提供している。KEKでは，更なる高輝度実験に向けて，Belle実験のアップグレード実験、BelleII実験を計画している。粒子同定装置では，端管部を閾値型のエアロゲルｃｈれんこふ検出器から、輻射体にエアロゲルを用いたリングイメージチェレンコフ検出器へのアップグレードを計画しており，本研究室も検出器要素の開発に参加している。本研究室では，特に，チェレンコフリングの検出に用いるため，2次元に多チャンネル化した，アバランシェフォトダイオードを組み込んだ，ハイブリッド型の光電子増倍管（HAPD）の開発に取り組んでいる。2012年度には、懸案であったアバランシェフォトダイオードの放射線耐性、特にガンマ線耐性に対する
全天監視宇宙線望遠鏡による高エネルギー宇宙線の観測実験（Ashra）
Ashraは全天を覆う視野を持ち，イメージインテンシファイアを用いた高精度広視野光電撮像系を持つ望遠鏡ステーション3基を米国ハワイ島に建設し，光学閃光観測，TeV領域のガンマ線，高エネルギー核子，および高エネルギーニュ-トリノの同時観測が可能な宇宙線望遠鏡である。2005年7月にハワイ島のマウナロア山頂のAshra観測地に対してハワイ州から土地の利用許可が下り，ステーションの建設を開始した。2007年度夏に大規模な集中建設を行い，27機の集光器を収めるシェルターがサイトに完成した。2008年6月より物理観測を開始した。2012年1月から2013年3月に渡り第３期長期観測を行い、およそ1950時間のトリガー観測データを取得した。
磁場印加型エマルション検出器の基礎研究
将来のニュートリノ振動実験ではニュートリノ反応と反ニュートリノ反応の識別が重要で，その実現のため有望視されている検出器候補の一つが磁場印加型エマルション検出器である。その基礎研究として各種のビーム照射実験を行っている。2009年度はCERN 陽子シンクロトロン(PS)において２種類の磁場印加型エマルション検出器にπ ビームと電子ビームを照射し，10 GeV/cにおいても十分な運動量測定精度・電荷識別能力が得られることがわかった。一方，エマルション検出器製作上の課題、フィルムの固定が不十分という問題も明らかになった。そこで、圧力センサー装着した検出器を製作し、宇宙線照射実験を行った。その結果、フィルム固定に適した圧力を見出すことができた。
■ Keywords
素粒子実験, ニュートリノ, B-ファクトリー, ダブルハイパー核, 高エネルギー宇宙線, エマルション, 原子核乾板
■ 当該年度の研究費受入状況
1.  平成２３年度科学研究費補助金 基盤研究(C)  (研究課題番号：23540347)
 研究課題：磁場印加型エマルション検出器を用いたニュートリノ振動実験  (研究代表者：渋谷寛)
 研究補助金：2080000円  (代表)
■ 当該年度研究業績数一覧表
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和文英文 和文英文 国内国際
筆
頭		共
著		筆
頭		共
著		 筆
頭		共
著		筆
頭		共
著		 筆
頭		共
著		 演
者		共
演		演
者		共
演		 演
者		共
演
小川　了   教授
理学博士
     15          2
  19
  
  2
  
  
渋谷　寛   教授
理学博士
     4          
  18
  2
  
  
  
計  0／ 0／  0／ 0／  0／  2
(0)		／  2
(0)		／  0
(0)		／
研究者名 刊行論文 著書 その他 学会発表 その他
発表
和
文		英
文		 和
文		英
文		 国
内		国
際
筆
頭		筆
頭 		筆
頭		筆
頭 		筆
頭		 演
者		演
者 		演
者
小川　了   教授
理学博士
          2
  
  
渋谷　寛   教授
理学博士
          
  2
  
計  0 0  0 0  0  2
(0)		  2
(0)		  0
(0)
(  )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会 (  )：発表数中の特別講演、招請講演、宿題報告、会長講演、基調講演、受賞講演、教育講演(セミナー、レクチャーを含む)、シンポジウム、パネル(ラウンドテーブル)ディスカッション、ワークショップ、公開講座、講習会
■ 刊行論文
原著
1. N. Agafonova, H. Ishida, M. Kimura, T. Matsuo, S. Mikado, S. Ogawa, H. Shibuya et al.(OPERA Collaboration)：  Study of neutrino interactions with electronic detectors of the OPERA experiment.  New Journal of Physics  13 ：053051 , 2011
2. A. Kayis-Topaksu, S. Ogawa, H. Shibuya et al.(CHORUS Collaboration)：  Measurement of charm production in neutrino charged-current interactions.  New Journal of Physics  13 ：093002 , 2011
3. N. Agafonova, S. Ogawa, H. Shibuya et al.：  Momentum measurement by the Multiple Coulomb Scattering method in the OPERA lead emulsion target.  New Journal of Physics  14 ：013026 , 2012
4. N. Agafonova, S. Ogawa, H. Shibuya et al.：  Search for νμ → ντ oscillation with the OPERA experiment in the CNGS beam.  New Journal of Physics  14 ：033017 , 2012
5. I. Adachi, S. Tagai, S. Ogawa et al.：  Study of 144-channel hybrid avalanche photo-detector for Belle II RICH counter.  Nuclear Instruments and Method  A (628) ：315 -318 , 2011
6. I. Adachi, S. Tagai, S. Ogawa et al.：  Study of a 144 channel multi-anode hybrid avalanche photo-detector for the Belle II RICH counter.  Nuclear Instruments and Method  A (639) ：103 -106 , 2011
7. M. Rohrken, S. Ogawa et al：  Measurements of Branching Fractions and Time-dependent CP Violating Asymmetries in B0→D(∗)±D∓ Decays.  Physical Review D  (85) ：091106 -091112 , 2012
8. I. Adachi, S. Ogawa et al.：  First observation of the P-wave spin-singlet bottomonium states hb(1P) and hb(2P).  Physical Review Letters  (108) ：032001 -032008 , 2012
9. Y. Sato, S. Ogawa et al.：  Measurement of the CP-violation Parameter sin2ϕ1 with a New Tagging Method at the Υ(5S) Resonance.  Physical Review Letters  (108) ：171801 -171813 , 2012
10. J. Li, S. Ogawa et al：  First observation of B0S→J/ψη and B0S→J/ψη′.  Physical Review Letters  (108) ：181808 -181812 , 2012
11. Z.Q.Liu, S. Ogawa et al：  Observation of new resonant structures in γγ→ωϕ, ϕϕ and ωω.  Physical Review Letters  (108) ：232001 -232007 , 2012
12. B.R. Ko, S. Ogawa et al.：  Evidence for CP Violation in the Decay D+→K0Sπ+.  Physical Review Letters  (109) ：119903 , 2012
13. Y. Miyazaki, S. Ogawa et al.：  Search for Lepton-Flavor-Violating tau Decays into a Lepton and a Vector Meson.  Physics Letters  B (699) ：251-257 , 2011
14. Y. Aita, J. Asoh, N. Ishikawa, Y. Morimoto, S. Ogawa et al.：  Observational Search for PeV-EeV Tau Neutrino from GRB081203A.  The Astrophysical Journal  (736) ：L12 , 2011
15. G. Pakhlova, S. Ogawa et al.：  Measurement of e+e−→Ds(∗)+Ds(∗)− cross sections near threshold using initial-state radiation.  Physical Review D  83 ：011101 , 2011
16. H. Guler, S. Ogawa et al.：  Study of the K+π+π− Final State in B+→J/ψK+π+π− and B+→ψ'−K+π+π−.  Physical Review D  83 ：032005 , 2011
17. T. Aushev, S. Ogawa et al.：  Study of the decays B−>Ds1(2536)+D-(*).  Physical Review D  83 ：051102 , 2011
18. H. Ha, S. Ogawa et al.：  Measurement of the decay B0→π−ℓ+ν and determination of |Vub|.  Physical Review D  83 ：071101 , 2011
19. S. Bahinipati, S. Ogawa et al.：  Measurements of time-dependent CP asymmetries in B→D∗∓π± decays using a partial reconstruction technique.  Physical Review D  84 ：021101 , 2011
20. X.L. Wang, S. Ogawa et al.,：  Search for charmonium and charmonium-like states in Υ(2S) radiative decays.  Physical Review D  84 ：071107 , 2011
21. P. Chen, S. Ogawa et al.：  Observation of B−→pΛD0 at Belle.  Physical Review D  84 ：071501 , 2011
22. B.R. Ko, S. Ogawa et al.：  Search for CP Violation in the Decays D0→K0SP0.  Physical Review Letters  106 ：211801 , 2011
23. A. Vossen, S.Ogawa et al.：  Observation of transverse polarization asymmetries of charged pion pairs in e+e- annihilation near √s=10.58 GeV.  Physical Review Letters  107 ：072004 , 2011
24. E. Won, S. Ogawa et al.：  Observation of D+→K+η(′) and Search for CP Violation in D+→π+η(′) Decays.  Physical Review Letters  107 ：221801 , 2011
■ 学会発表
国内学会
1. ◎吉田純也, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史,
鈴木平, 須藤純, 他 OPERA Collaboration： ニュートリノ振動実験OPERAにおけるνμ → ντ Appearance 解析の現状.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス（西宮市）,  2012/03
2. ◎小川了, 安生純, 小暮大輔, 森元祐介, 渋谷寛, 辻川弘規, 他Ashra Collaboration： Ashra 観測 03.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
3. ◎小暮大輔, 安生純, 森元祐介, 小川了, 渋谷寛, 辻川弘規, 他Ashra Collaboration： Ashraトリガー・データ読み出しの実装.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
4. ◎小木曽康弘, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他 OPERA Collaboration： 長基線ニュートリノ振動実験OPERAのニュートリノ反応探索.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス（西宮市）,  2012/03
5. ◎石黒勝己, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他 OPERA Collaboration： 長基線ニュートリノ振動実験OPERAにおける崩壊事象探索.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス（西宮市）,  2012/03
6. ◎石田拓運, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他 OPERA Collaboration： OPERA実験における核破砕粒子・ガンマ線を用いたバックグラウンドの解析.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
7. ◎増田正孝, 安生純, 小暮大輔, 森元祐介, 小川了, 渋谷寛, 辻川弘規, 他Ashra Collaboration： Ashraトリガー・データ読み出しの試験.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
8. ◎福田努, 渋谷寛, 小川了, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他 OPERA Collaboration： GPU搭載型次世代原子核乾板自動飛跡選別装置の開発と実用.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
9. ◎北川暢子, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他 OPERA Collaboration： 長基線ニュートリノ振動実験OPERAにおける電子ニュートリノ反応の解析.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
10. ◎岩田修一, 小川了, 森和香奈, 他 Belle Ⅱ PID group： Belle Ⅱ実験のための Aerogel-RICH検出器プロトタイプのテストビームによる性能評価.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(西宮市）,  2012/03
11. ◎坂下嘉徳, 小川了, 森和香奈, 他 Belle Ⅱ PID group： Belle Ⅱ実験における Aerogel-RICH検出器用エレクトロニクスの開発.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス（西宮市）,  2012/03
12. ◎樋口雅弘, 小川了, 森和香奈, 他 Belle Ⅱ PID group： Belle Ⅱ実験における Aerogel-RICH用光検出器HAPDの放射線耐性.  日本物理学会 第67回年次大会,  関西学院大学西宮上ケ原キャンパス（西宮市）,  2012/03
13. ◎福永明日香, 仲澤和馬, 星野香, 渋谷寛, 小川了, 有賀悠人： エマルション中の多重電磁散乱と電離損失測定による粒子識別.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京キャンパス(弘前市）,  2011/09
14. ◎松尾友和, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他OPERA collaboration： OPERA実験におけるτハドロン崩壊のバックグラウンド解析.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス（弘前市）,  2011/09
15. ◎石田拓運, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他OPERA collaboration： OPERA実験における核破砕粒子・ガンマ線を伴うバックグラウンドの解析.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス（弘前市）,  2011/09
16. ◎大村拓也, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他OPERA collaboration： ニュートリノ振動OPERAにおけるBrickの選び出しと反応点探索バイアス.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス(弘前市）,  2011/09
17. ◎中塚裕司, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他OPERA collaboration： ニュートリノ振動実験OPERAにおける崩壊事象の探索.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京キャンパス(弘前市）,  2011/09
18. ◎濱田要, 渋谷寛, 小川了, 福田努, 木村充宏, 松尾友和, 石田拓運, 土田勇介, 梶原崇史, 鈴木平, 須藤純, 他OPERA collaboration： ニュートリノ振動実験OPERAの現状.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス（弘前市）,  2011/09
19. ◎会田勇一, 小暮大輔, 辻川弘規, 小川了, 渋谷寛, 他 Ashra collaboration： 光学閃光観測.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス(弘前市）,  2011/09
20. ◎小川了, 小暮大輔, 渋谷寛, 辻川弘規, 他Ashra collaboration： Ashra実験に用いるトリガーシステムの試験.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス(弘前市）,  2011/09
21. ◎辻川弘規, 小暮大輔, 小川了, 渋谷寛, 他Ashra collaboration： Ashra望遠鏡によるトリガー観測.  日本物理学会 2011年秋季大会,  弘前大学文京町キャンパス(弘前市）,  2011/09
国際学会
1. ◎H. Shibuya, S. Ogawa, T. Fukuda, S. Mikado, C. Fukushima, M. Kimura, T. Matsuo, H. Ishida, Y. Tsuchida, T. Kajiwara, J. Sudo, T. Suzuki： Emulsion scanning system of Toho University.  Workshop on the J-PARC E07 Experiment,  Pusan National University (Busan, Korea),  2011/10
2. ◎H. Shibuya, H. Ishida, T. Matsuko, Y. Tsuchida, T. Kajiwara, J. Sudo, T. Suzuki, T. Fukuda, S. Ogawa, S. Mikado： Study of hadron interactions.  The OPERA collaboration meeting,  University of Bologna (Bologna, Italy),  2011/09
  ＊：Corresponding Author
  †：本学研究者