Chiral gravitational waves from thermalized neutrinos in the early Universe

Gubler, P.; 山本 直希*; Yang, D.-L.*

Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (Internet), 2022(9), p.025_1 - 025_36, 2022/09

https://doi.org/10.1088/1475-7516/2022/09/025

We investigate polarized gravitational waves generated by chiral fermions in the early Universe. In particular, we focus on the contribution from left-handed neutrinos in thermal equilibrium with finite temperature and chemical potential in the radiation dominated era. We compute the correlation functions of gravitational fields pertinent to the Stokes parameter V characterizing the circular polarization of gravitational waves in the Minkowski and expanding spacetime backgrounds. In the expanding universe, we find that the thermalized neutrinos induce a non-vanishing V linear to the neutrino degeneracy parameter and wavenumber of gravitational waves in the long wavelength region. While the magnitude of the gravitational waves generated by thermal neutrinos is too small to be detectable by current and planned third generation gravitational wave detectors, their observations by future generation detectors for ultra-high frequency regimes could provide information on the neutrino degeneracy parameter in the early Universe.

Large-scale shell-model analysis of the neutrinoless decay of Ca

岩田 順敬*; 清水 則孝*; 大塚 孝治*; 宇都野 穣; Menndez, J.*; 本間 道雄*; 阿部 喬*

Physical Review Letters, 116(11), p.112502_1 - 112502_6, 2016/03

AA2015-0865.pdf:0.45MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.112502

ニュートリノレス二重ベータ崩壊は、ニュートリノがマヨラナ粒子であることを示す決定的な証拠となるが、未だその観測に成功していない。その核行列要素を理論的に正確に与えられれば、実験に大きな制約を与えることになるが、核構造模型による不定性が大きいというのが現状である。この研究では、最も正確な核行列要素を与えると期待される大規模殻模型計算によって、Caのニュートリノレス二重ベータ崩壊の核行列要素を調べた。殻から殻へ励起する配位を取り入れた大規模計算によって、従来の殻計算に比べ、約30の核行列要素の増大を得た。核構造の観点からは、この増大は、対相関と核行列要素が密接に関係していることによってもたらされたものである。

Postbounce evolution of core-collapse supernovae; Long-term effects of the equation of state

住吉 光介*; 山田 章一*; 鈴木 英之*; Shen, H.*; 千葉 敏; 土岐 博*

Astrophysical Journal, 629(2, Part1), p.922 - 932, 2005/08

https://doi.org/10.1086/431788

ニュートリノ輸送を考慮した球対称の一般相対論流体力学手法により、太陽質量の15倍の星が起こす超新星爆発における、重力崩壊からコアバウンスの1秒後までの長時間の時間発展を計算した。特に核・ハドロン物質の状態方程式(EOS)の効果を見るために2種類のEOSを用いた。ここで用いたどちらのEOSでも、ショック波は約100ミリ秒後に外向き伝搬をやめ、爆発に至らないことがわかった。しかし状態方程式の違いは、生成される原始中性子星の中心密度に2倍程度、ピーク温度で10MeV程度の差異を与えることがわかった。また、放出されるニュートリノのスペクトルにも有意な差があり、地上での実験でそれを検地できる可能性があることもわかった。

Polarization transfer in the O() reaction at forward angles and structure of the spin-dipole resonances

川畑 貴裕*; 石川 貴嗣*; 伊藤 正俊*; 中村 正信*; 坂口 治隆*; 竹田 浩之*; 瀧 伴子*; 内田 誠*; 安田 裕介*; 與曽井 優*; et al.

Physical Review C, 65(6), p.064316_1 - 064316_12, 2002/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.65.064316

392MeVでのO()反応における反応断面積と偏極観測量が散乱角0°から14°までの角度で測定された。O原子核の離散準位と共鳴準位へのスピン反転,スピン非反転強度がモデルに依存しない形で得られた。励起エネルギー19~27MeVの領域の巨大共鳴が主に角運動量移行L=1で励起されていることがわかった。S=1,L=1をもつスピン双極子遷移の励起強度が求められた。その強度は理論計算と比較された。実験結果は原子核の殻模型から計算された波動関数を用いたDWIA核反応計算で説明されることがわかった。

Measurement of intrinsic radioactivity in a GSO crystal

Wang, S. C.*; Wong, H. T.*; 藤原 守

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 479(2-3), p.498 - 510, 2002/03

https://doi.org/10.1016/S0168-9002(01)00929-9

GSO結晶中に含まれる極めて微量の放射性同位体元素を測定した。GSO中に含まれるものはThやUがあり、太陽ニュートリノ検出器のためにこれらの放射性元素をどの程度、減少すべきかを議論した。Gdは二重崩壊核であり、この原子核の半減期の上限を求めた。

Gamow-Teller strengths of the inverse beta transition YbLu for spectroscopy of proton-proton and other sub-MeV solar neutrinos

藤原 守; 秋宗 秀俊*; Van den Berg, A. M.*; Cribier, M.*; 大東 出*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; 藤田 佳孝*; Goodman, C. D.*; 原 圭吾*; et al.

Physical Review Letters, 85(21), p.4442 - 4445, 2000/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.4442

YbLuのガモフ・テラー遷移が 450MeV, 0の(He,t)反応で測定された。Ybに対しては二つの1準位が観測され、それぞれニュートリノ吸収に対して301keVと445keVのしきい値を与える。観測から得られた結果から、Ybを含んだニュートリノ検出器は太陽ニュートリノの観測に適していることがわかった。

Development of a Rn removal system for future Xe-based neutrino detectors using resonant ionization

関谷 洋之*; 岩田 圭弘; 伊藤 主税

no journal, , 

レーザー共鳴イオン化質量分析法をベースとした高速炉用タギング法破損燃料位置検出(FFDL)システムを実用化する上で、(1)真空紫外(VUV)光の1光子励起によるクリプトン及びキセノン共鳴イオン化効率の向上、(2)レーザーシステムの安定化・操作性向上の2点が必要不可欠である。VUV光を用いた希ガス分析に関連した研究として、東京大学宇宙線研究所と共同でニュートリノ検出器に用いるキセノンガスに含まれる不純物ラドンを安定的に除去する手法の開発を行っている。ラドンは希ガス元素の中で共鳴励起波長が最も長くVUV光生成が容易であることから、ラドン共鳴イオン化を実証した後、クリプトン及びキセノンに適用する計画を立てている。発表では、ラドン共鳴イオン化用VUVレーザーの開発、及び微量クリプトン含有アルゴンガスを用いた電場除去システムの構築について現状を報告する。

JSNS experiment

長谷川 勝一

no journal, , 

JSNS (J-PARC Sterile Neutrino Search at J-PARC Spallation Neutron Source)実験は、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)において、短距離(~30m)におけるからへのニュートリノ振動を観測することで、弱い相互作用をしない、第四のニュートリノである、ステライルニュートリノの検出を行うことを目指している。本講演では、実験の現状について報告を行う。MLFは中性子とミュオンを用いた実験施設であるが、それらのビームを発生するための、3GeV陽子と水銀標的はよいニュートリノ源でもある。本講演では、実験の現状について報告を行う。