2021/03/26 更新

写真a

ナカムラ ミツヒロ
中村 光廣
NAKAMURA, Mituhiro
所属
名古屋大学 未来材料・システム研究所 附属高度計測技術実践センター 素粒子計測部 教授
職名
教授

学位 1

  1. 理学博士 ( 1989年3月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 5

  1. μ粒子

  2. 宇宙線

  3. ダークマター

  4. 原子核乾板

  5. ニュートリノ

研究分野 1

  1. その他 / その他  / 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

現在の研究課題とSDGs 4

  1. 宇宙線を用いた大型構造物の内部構造透視

  2. ニュートリノ振動の研究

  3. ニュートリノの研究

  4. ダークマター望遠鏡の開発

学歴 3

  1. 名古屋大学   理学研究科   物理学専攻

    1982年4月 - 1985年3月

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    国名: 日本国

  2. 名古屋大学   理学研究科   宇宙理学専攻

    1980年4月 - 1982年3月

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    国名: 日本国

  3. 信州大学   理学部   物理学科

    1976年4月 - 1980年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 2

  1. 日本写真学会

  2. 日本物理学会

受賞 3

  1. 日本写真学会 学術賞

    2005年5月   日本写真学会  

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    受賞国:日本国

  2. 日本物理学会 論文賞

    2002年3月   日本物理学会  

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    受賞国:日本国

  3. IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Superior Oral Presentation Award

    1991年11月  

 

論文 3

  1. Nuclear emulsion with excellent long-term stability developed for cosmic -ray imaging

    Nishio Akira, Morishima Kunihiro, Kuwabara Ken-ichi, Yoshida Tetsuo, Funakubo Takeshi, Kitagawa Nobuko, Kuno Mitsuaki, Manabe Yuta, Nakamura Mitsuhiro

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   966 巻   2020年6月

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  2. Development of Collimated Fast Neutron Detection without Physical Collimator

    Tomita Hideki, Watanabe Kanji, Kanamori Kotaro, Yoshimoto Masahiro, Komatani Ryosuke, Morishima Kunihiro, Naka Tatsuhiro, Nakano Toshiyuki, Nakamura Mitsuhiro, Iguchi Tetsuo

    2018 IEEE NUCLEAR SCIENCE SYMPOSIUM AND MEDICAL IMAGING CONFERENCE PROCEEDINGS (NSS/MIC)     2018年

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  3. Development of nuclear emulsion for muography

    Morishima Kunihiro, Nishio Akira, Moto Masaki, Nakano Toshiyuki, Nakamura Mitsuhiro

    ANNALS OF GEOPHYSICS   60 巻 ( 1 )   2017年

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科研費 11

  1. 原子核乾板 -基礎研究・分野横断研究への21世紀的展開-

    研究課題/研究課題番号:18H05210  2018年4月 - 2023年3月

    中村 光廣

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:592020000円 ( 直接経費:455400000円 、 間接経費:136620000円 )

    本研究では、年間10000 ㎡の乾板の供給・解析体制の確立を目指している。軸となる装置は、研究室既設置の原子核乳剤製造装置1号機の30倍の能力を持つ乳剤製造装置、大面積の塗布を効率良く行う自動塗布装置(以下RtR(Roll to Roll))と現在運用中の原子核乾板読取装置の約20倍の読取能力を持つ読取装置(以下HTS(Hyper Track Selector)Ⅲ)の開発・設置である。また並行して原子核乾板本体の高機能化を図っている。
    2019年度の進展を以下に記す。
    30倍製造装置に関しては、名大東山キャンパスの理学館地階にスペースを確保し、乳剤製造・脱塩・後熟の各装置の構築・設置を行い、試運転を行った。また試作した乳剤が実用に十分な性能を持つことを確認した。RtR塗布装置に関しては、同キャンパスの第三実験棟にスペースを確保し、装置の設置、試験運転を開始した。並行して目標の乾燥膜厚70ミクロンの乳剤を塗布するための条件出しと乾燥装置系の設計を詰めた。 HTSⅢに関しては、1本の超広視野主光学系+ドラム回転ステージをベースにしたA案と、複数本の小型並列光学系+通常ステージのB案の検討を行い、最終的にB案を採用することを決定した。また要求される最大の画像転送能力(20GB/s)実現に向けた試験を開始した。原子核乾板の高機能化に関しては、1)感度の温度制御の研究中に、超微粒子の原子核乾板の発光を発見し、その特性を明らかにし、メカニズムを追求した。2)また乳剤のBG事象について位相差顕微鏡とFocused Ion beam SEMを用いて、その正体解明に一部成功した。3)また長期特性の改善を行った。
    2019年度は、予定していた30倍乳剤製造装置の立ち上げ・試運転、RtR装置の立ち上げを完遂し、2020年度後半からの運用に向けて好発進できた。またHTSⅢの設計を詰めて、2020年度から開始するハードウェア構築の準備ができた。さらに原子核乾板の発光現象の発見とその究明など予想していなかった進展もあり、またBG事象の一部解明にも成功し、原子核乾板のもつ可能性を確認できたことは今後につながる進展であった。
    2020年度は、構築した30倍製造装置の試験を進め、後半から運用を開始する。RtR装置に関しては、引き続き塗布・乾燥試験を推進しシステムの完成度を上げ、これも年度後半から運用を開始する。HTSⅢに関しては、いよいよ今年度よりステージ系、光学系、画像転送系の構築を開始する。原子核乳剤の高機能化に関しては、引き続き感度のスローコントロールを軸に研究を進める。

  2. ニュートリノフロンティアの融合と進化

    研究課題/研究課題番号:18H05193  2018年4月 - 2019年3月

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    中家 剛

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    担当区分:研究分担者 

    新学術領域研究「ニュートリノフロンティアの融合と進化」の成果を取りまとめ、その成果を一般の人に向けて解説するために、次の活動を行なった。
    (1)研究集会を開催し、最終結果について発表し、それをまとめた。(2)成果を社会に向け広く発信するために一般講演会を開催した。2018年7月5日に日本科学未来館において、「みんなにわかるニュートリノのお話 ー素粒子と宇宙についてー」を開催した(https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nufrontier/lecture.html#miraikan20180819)。また、翌日の7月6日には富山で「ニュートリノに聞く宇宙」を開催した(http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/pr/event/2018/07/t2k.html)。参加者は小学生からシニアの人までいて、盛況であった。また、家族連れも多くいた。講演会終了後には、参加者と科学者の交流会を開き、多くの質問が出た。(3)アウトリーチの一環として、各計画研究班の研究内容とその成果を説明する4コマ漫画をコンテンツとして整備した(http://higgstan.com/4koma-emulsion/)。このコンテンツを活用し本領域研究のパンフレット「ニュートリノ!」(https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nufrontier/files/pamphlet/NF-pamph-single.pdf)を発行した。パンフレットを一般講演会や出前講義等で配布し、広くニュートリノの研究成果を社会に発信した。(4)報告書を完成させた。報告書の制作と並行して、領域のホームページ(https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nu frontier/index.html)も完備した。
    平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
    平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  3. 原子核乾板による暗黒物質の検出 -グランサッソー地下における本格展開-

    研究課題/研究課題番号:17H01661  2017年4月 - 2020年3月

    中村 光廣

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:36140000円 ( 直接経費:27800000円 、 間接経費:8340000円 )

    超高解像度の原子核乾板により、宇宙の暗黒物質の衝突によって生じる~100nm長の反跳原子飛跡をとらえ、反跳方向の偏りを検出する事により、暗黒物質の直接検出を行う実験を推進している。
    本研究では、原子核乳剤製造装置を、LNGS地下に設置し、乳剤の製造・塗布・照射・現像を地下で一貫して行う体制を構築、低BGで背景事象の理解を進める。また並行して解析システム系の実装・運用を行い100 g級実験を遂行、世界初となる方向感度を持った探索による暗黒物質への制限を与えると共に、DAMA実験が信号を捕らえたとクレームしている領域をカバーする本格物理実験への課題を洗い出す。
    今年度は、LNGS地下で建設中のNEWSdm実験地下ファシリティの整備、低BG環境の構築を継続しておこなった。またグランサッソー地下へ持ち込む乳剤製造装置の制作・組み立てを名古屋でおこなった。
    中性子BGの計測関連では、HTS搭載による反跳飛跡検出アルゴリズムの高速化を図った。暗黒物質プロトタイプ実験に関しては、グランサッソー地下で10g規模の照射を行い現状のバックグラウンドレベルを測定した。また並行して信号/バックグラウンド選別に関して、過度の定着により、信号の飛跡は消滅するが、バックグラウンドは消えないことを確認し、この特徴を用いて逆に信号/バックグラウンドを選別するという手法を新たに発明し、方向性探索において世界最高感度を達成できる見込を得て、現在その評価を行っているところである。
    翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
    翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  4. 原子核乾板デジタルアーカイブス計画-過去の宇宙線・加速器実験データの共有・公開

    研究課題/研究課題番号:16K05378  2016年4月 - 2020年3月

    児玉 康一

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    担当区分:研究分担者 

    過去・現在・未来の気球実験や加速器実験の原子核乾板を最新の自動飛跡読取装置により読み取り、記録されている全飛跡・全反応をデジタルデータ化し、共有する原子核乾板デジタルアーカイブス計画を進めた。我々が開発してきた原子核乾板飛跡読取装置(HTS)はそれが可能な能力を実現しつつある。この計画の最初の試みとして、日ロ共同気球実験RUNJOBの1997年フライトの全ての原子核乾板に対して、HTSでの原子核乾板飛跡情報の読み出しを完了することができた。また、得られたデータを使い、これまで不可能であった原子核乾板のいわゆるミニマムバイアス解析の試みを始め、加えて、大学院生や学部生の教育目的での活用も試みた。
    原子核乾板はサブミクロンの3次元位置分解能を持つ素粒子検出器であり、タウニュートリノの研究などにおいて大きな役割を果たしてきたが、その解析は、顕微鏡を使う時間と手間のかかるものであった。我々はこの解析の自動化を進め、現行の装置HTSは、過去の加速器・気球実験での総乾板面積にほぼ匹敵する、年間読出し面積2000㎡に到達しつつある。これら過去の実験では、実際に読出した乾板面積は全体の1%に満たず、記録された膨大な飛跡情報のごく一部を活用したに過ぎない。本研究は、これら過去の実験の乾板に記録された全飛跡をHTSで読出し、原子核乾板のミニマムバイアス解析を行おうとする世界初の試みでもある。

  5. 原子核乾板を使った陽子線治療即発ガンマ線イメージング

    研究課題/研究課題番号:16K15349  2016年4月 - 2018年3月

    歳藤 利行

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    担当区分:連携研究者 

    がん治療用陽子線ビームと人体の反応から発生する即発ガンマ線を測定するための原子核乾板検出器の設計、組み立ておよびビーム実験による性能評価を行った。
    設計にはモンテカルロシミュレーションを用いて、プロトタイプ検出器の構造や設置位置、照射する陽子線の線量を決定した。62.5 × 50 mm2、厚さ0.3 mmの原子核乾板フィルムを作成し、10枚積層して一つのモジュールとした。200 MeV陽子線ビームを照射し、フィルムの現像、飛跡の読み取りを行い、ガンマ線事象の候補となる数MeVのガンマ線による電子、陽電子の対生成事象を一例検出した。これにより原子核乾板によるガンマ線検出の原理が検証された。

  6. 国際ニュートリノ研究ネットワーク構築によるニュートリノフロンティアの展開

    研究課題/研究課題番号:15K21734  2015年11月 - 2018年3月

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    中家 剛

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    担当区分:研究分担者 

    素粒子から宇宙のスケールに渉る自然の各階層で展開する、世界最先端を走る日本のニュートリノ研究を融合し、ニュートリノを使った科学研究フロンティアを進化・発展させてきた。ニュートリノ振動の研究で3世代混合パラダイムを確立し、ニュートリノの粒子・反粒子対称性(CP 対称性)の破れの測定の展望を開いた。T2K実験で、CP対称性が大きく破れていることを示唆する結果を報告した。IceCube実験で高エネルギー宇宙ニュートリノ観測技術を確立し、TeVを超える高エネルギー宇宙ニュートリノを発見した。国際的な枠組みでニュートリノ研究を議論する「国際ニュートリノ研究ネットワーク」を立ち上げた。

  7. オペラ検出器によるニュートリノの研究 -総括と宇宙線事象解析-

    研究課題/研究課題番号:15H02085  2015年4月 - 2018年3月

    中村 光廣

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:31720000円 ( 直接経費:24400000円 、 間接経費:7320000円 )

    OPERA実験は原子核乾板を用いてニュートリノ振動で現れたタウニュートリノを検出して、ニュートリノ振動現象のひいてはニュートリノ質量の有無の最終検証を行う実験である。2000年から検出器の準備を開始し,2006年~2012年にビーム照射、その後解析を継続し、2015年に第五例目のタウニュートリノ反応を検出、ニュートリノ振動の存在に関しての統計的有意度はいわゆる発見のレベル5.1σに到達した。2016年度以降は、タウニュートリノとバックグラウンドの境界に位置するボーダー反応の解析を進め、先の5例を含めた計10例(バックグランド期待値2.0±0.4)で統計的有意度6.1σを達成した。

  8. ニュートリノフロンティアの融合と進化

    研究課題/研究課題番号:25105001  2013年6月 - 2018年3月

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    中家 剛

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    担当区分:研究分担者 

    素粒子から宇宙のスケールに渉る自然の各階層で展開する、世界最先端を走る日本のニュートリノ研究を融合し、ニュートリノを使った科学研究フロンティアを進化・発展させてきた。ニュートリ ノ振動の研究で3世代混合パラダイムを確立し、ニュートリノの粒子・反粒子対称性(CP対称性)の破れの測定の展望を開いた。T2K実験で、CP対称性が大きく破れていることを示唆する結果を報告した。IceCube実験で高エネルギー宇宙ニュートリノ観測技術を確立し、TeVを超える高エネルギー宇宙ニュートリノを発見した。総括班は企画と調整を効率的に行い、上記の発見と目標達成に向け、各計画研究班の研究活動を積極的にサポートした。

  9. 超高解像度ニュートリノ検出器の開発

    研究課題/研究課題番号:25105006  2013年6月 - 2018年3月

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    中村 光廣

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:76440000円 ( 直接経費:58800000円 、 間接経費:17640000円 )

    本研究では、2010年から開始した原子核乳剤の自家生産能力を年間700kg程度まで増強、並行して年間300㎡程度の原子核乾板の製造能力を実現した。この施設で高性能原子核乾板を量産し、JPARCでの低エネルギーニュートリノ反応研究のためのNINJA実験、気球搭載型大口径γ線望遠鏡計画GRAINE、宇宙線ミューオンを用いたピラミッドなどの大型構造物の透視を加速し、原子核乾板の多様な展開を可能とした。また20nm~1.2ミクロンのサイズを持つ原子核乳剤の製造を可能とし用途最適のサイズを選べる様になった。超微粒子原子核乾板を活用し、暗黒物質探索、重イオン実験、中性子検出器の開発を展開した。

  10. タウニュートリノの直接検出によるニュートリノフレーバーの研究

    2006年

    科学研究費補助金 

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    担当区分:研究代表者 

  11. 超高感度原子核乾板乳剤の開発

    2001年 - 2003年

    科学研究費補助金 

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    担当区分:研究代表者 

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担当経験のある科目 (本学) 1

  1. 物理学基礎Ⅱ

    2011

 

社会貢献活動 2

  1. 放送大学 面接授業

    役割:講師

    放送大学  面接授業 実験で学ぶ物理学  2015年11月 - 現在

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    対象: 大学生

    種別:その他

  2. 先進科学塾@名大

    2013年4月 - 現在

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    実験を主体としてサイエンスを学ぶ実験科学講座:先進科学塾@名大の事務局をしています。http://asw.flab.phys.nagoya-u.ac.jp/