Solar Flare neutrino for Super Novae Conference

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1 KamLAND 2019/01/07-08

2 KamLAND KamLAND

3 ~10 3 sec ~10 33 erg ( X,γ ( ) νe,νe,νµ,νµ.

4 2. p π ν/x /γ N π 0, π ± 2.22 MeV from 1 H(n,γ) 2 H p,n Solar Flares: Gamma Rays Reuven Ramaty and Natalie Mandzhavidze π 0 π ± νµ(νµ) γ γ µ ± νµ(νµ) >50 MeV from π 0 decay e ± νe(νe) MeV from e + -e - annihilation X-ray from bremsstauhlung of accelerated electrons

5 3. 太陽フレアに伴うニュートリノ探索の試み Homestake実験 C2Cl4を用いたニュートリノ検出 1991年の太陽フレアに伴う ニュートリノの観測を示唆 KamiokaNDE実験, SNO実験 これを棄却する結果を報告 KamLANDによるさらなる検証 (本研究) Kamioka Liquid scintillator Anti Neutrino Detector 世界最大の液体シンチレータを用いたニュートリノ検出器 1 ktの液体シンチレータと逆β崩壊で よりfluenceの小さい領域を探索 νによる電子散乱の解析で低energy領域含め Homestakeの主張を完全に棄却する ID 液体シンチレータ 物理イベント解析 OD 純水 shield, veto

6 4. KamLAND (Inverse Beta Decay,IBD) e + -e - Ethreshold = MeV positron-neutron (Electron Scattering,ES) e - νe νx e - W - e - Z 0 e - νe νx

7 5. 太陽フレアとニュートリノイベントのコインシデンス HESSI衛星 NASAにより運用されていた衛星 (2002 ~ 2018) 太陽から飛来するX線/γ線を高位置分解能で観測した 粒子加速機構 太陽フレアにおける の解明を目的とされた エネルギー解放機構 HESSIのevent listのうち Intensity が106以上のものを 太陽フレアとみなし それらのフレアを観測していた時間を 太陽フレア時間と呼ぶ (第24太陽周期) で 2313 flares / days 太陽フレア時間とそれ以外の時間でKamLANDで 観測されるνeの個数を比較する KamLAND

8 6. Fluence Upper Limit,UL ) KamLAND GRB ν ~ ν IBD rate 0.9 < Evis < 100 MeV [event/sec] ( 24 ) KamLAND ν IBD rate ( NBG = [event/sec] [day] ) ν IBD rate BG consistent excess ( Nobserved = NBG ) ν ( C.I. 90% ) N90 N90 =

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Fluence Upper Limit,UL ) Monochromatic Green UL (E )= N 90 N target R 100 E vis prompt =0.9 de0 (E 0 )"(E 0 ) (E E 0 ) # of proton in KamLAND Calculated p-v cross section E vis prompt ' E detection efficiency [MeV] SNO (νe-d ) KamLAND (νe-p) ~10 N Ntarget ~ ~10 σ (Eν = 10[MeV]) ~ [cm 2 ] ~ [cm 2 ]

10 7. まとめ 太陽観測衛星HESSIの観測データとKamLANDでの ニュートリノ逆β崩壊イベントレートから 第24太陽周期( )でKamLANDで太陽フレア に伴うニュートリノイベント超過を確認できなかった 場合に得られる太陽フレア関連ニュートリノ流束量の 上限値を試算した

11

12 Neutrino flux from Solar Flare estimated v flux from solar flare (by Takeishi,ICRR)

13 Solar cycle and analysis period 1st choice 23rd solar cycle analysis period : 2002 ~ nd choice 24th solar cycle analysis period : 2013 ~ 2015

14 Precise quasielastic neutrino/nucleon cross-section Alessandro Strumia, Francesco Vissani

KamLAND (µ) ν e RSFP + ν e RSFP(Resonant Spin Flavor Precession) ν e RSFP 1. ν e ν µ ν e RSFP.ν e νµ ν e νe µ KamLAND νe KamLAND (ʼ4). kton-day 8.3 < E ν < 14.8 MeV candidates Φ(νe) < 37 cm - s -1 P(νe

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