電波氷チェレンコフ実験

電波氷チェレンコフ実験（RICE）は、高エネルギーニュートリノ（1 P eVを超える、いわゆる超高エネルギーUHEニュートリノ）と南極の氷冠（氷分子）の相互作用から生じる電磁スペクトルの電波領域でのチェレンコフ放射を検出するように設計された実験でした。この実験の目的は、高エネルギー宇宙ニュートリノフラックスを測定するための電波検出技術の可能性を決定し、このフラックスの発生源を特定し、既存の加速器で到達可能なエネルギーを超えるエネルギーでニュートリノ-核子断面積を測定することです。このような実験は、ガンマ線バーストからのニュートリノや、南極の氷冠を横切る高電離荷電粒子（モノポールなど）にも感度があります。

この実験は1999年から2012年まで実施された（プロトタイプは1999年以前、データ取得は1999年から2010年）。実験の無線受信機は、南極点基地のマーティン・A・ポメランツ観測所（MAPO）の真下にある氷床の深さ100～350メートルに設置された。MAPOの建物には実験のハードウェアが収容されていた。無線受信機を収容する掘削穴は主にAMANDAとその後の（AMANDAは2009年に閉鎖された）IceCube実験のために掘られたもので、RICEは二次実験としてこの穴を使用した。^[1]

実験操作と結果

1995～96 年の南半球の夏には、 2 台のアンテナが正常に設置されました。1996～97 年のシーズンには、3 台のアンテナの試作アレイが (AMANDA) 掘削孔の深さ 140～210 メートルに設置されました。この試作機は、受信機と送信機を正常に設置できることを実証し、深氷のノイズ温度を推定することができました。1997～1998 年のシーズンには、さらにいくつかの受信機と送信機が 3 つの新しい AMANDA 掘削孔に設置され、1998～99 年のシーズンには専用の (RICE 用に特別に掘削された) 浅い「ドライ」掘削孔に設置され、最後に 1999～2000 年のシーズンには掘削されたいくつかの AMANDA 掘削孔に設置されました。 5 年間のデータ収集 (2 年間のライブタイム) の結果、50 PeV – 1 Ee V の区間におけるニュートリノフラックスの最も厳しい上限値、および標準モデル断面積からの逸脱に関する結果とガンマ線バースト同時発生の探索が得られました。現在、RICE ハードウェアは、2006 年から 2010 年にかけて掘削されている IceCube 掘削孔での使用に向けて変更されています。

2008年から2009年にかけて、RICE実験はニュートリノアレイ電波校正（NARC）実験に拡張されました。継続実験はRICE/NARCまたは単にRICEとして知られています。^[2]

2012年に、RICE（RICE/NARC）の完全なデータセット（2000年から2010年に収集）の結果が発表され、RICE（RICE/NARC）実験は「現在、有用なデータ収集の終わり」と説明されました。^[3]^[4]超高エネルギー（UHE）ニュートリノは検出されませんでした。これは理論上の予想と一致しています。^[5]

ニュートリノを検出する電波チェレンコフ技術は、RICEの後継実験であるアスカリアン無線アレイ（ARA）によって継続され、RICEのハードウェア（および一部の研究者）が移管されました。ARAは南極点基地の氷の下にも配備されています。最初のARAプロトタイプは、2010年から2011年の南極の夏に南極でテストされました。^[6]^[7]

参照

ニュートリノ望遠鏡

参考文献

^ Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.
^ Kravchenko, Ilya (2012). 「RICE の現状と南極における次世代電波ニュートリノ実験の準備」.核物理学研究における計測・方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 692 : 233– 235. Bibcode :2012NIMPA.692..233K. doi :10.1016/j.nima.2012.01.032.
^ Kravchenko, Ilya (2012). 「RICE の現状と南極における次世代電波ニュートリノ実験の準備」.核物理学研究における計測・方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 692 : 233– 235. Bibcode :2012NIMPA.692..233K. doi :10.1016/j.nima.2012.01.032.
^ Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.
^ Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.
^ Kravchenko, Ilya (2012). 「RICE の現状と南極における次世代電波ニュートリノ実験の準備」.核物理学研究における計測・方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 692 : 233– 235. Bibcode :2012NIMPA.692..233K. doi :10.1016/j.nima.2012.01.032.
^ Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.

外部リンク

ニュートリノフラックス上限値の結果
実験の較正
ガンマ線バースト同時発生探索
低スケール重力の限界
NSFの記事

[1] Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.

[2] Kravchenko, Ilya (2012). 「RICE の現状と南極における次世代電波ニュートリノ実験の準備」.核物理学研究における計測・方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 692 : 233– 235. Bibcode :2012NIMPA.692..233K. doi :10.1016/j.nima.2012.01.032.

[3] Kravchenko, Ilya (2012). 「RICE の現状と南極における次世代電波ニュートリノ実験の準備」.核物理学研究における計測・方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 692 : 233– 235. Bibcode :2012NIMPA.692..233K. doi :10.1016/j.nima.2012.01.032.

[4] Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.

[5] Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.

[6] Kravchenko, Ilya (2012). 「RICE の現状と南極における次世代電波ニュートリノ実験の準備」.核物理学研究における計測・方法セクション A: 加速器、分光計、検出器および関連機器. 692 : 233– 235. Bibcode :2012NIMPA.692..233K. doi :10.1016/j.nima.2012.01.032.

[7] Kravchenko, I.; Hussain, S.; Seckel, D.; Besson, D.; Fensholt, E.; Ralston, J.; Taylor, J.; Ratzlaff, K.; Young, R. (2012). 「RICE実験の最新結果と南極における超高エネルギーニュートリノ検出の将来展望」. Physical Review D . 85 (6): 062004. arXiv : 1106.1164 . Bibcode :2012PhRvD..85f2004K. doi :10.1103/PhysRevD.85.062004.