Research
神岡地下での宇宙素粒子物理学（KamLAND / KamLAND-Zen）
神岡地下の大型液体シンチレータ検出器（KamLAND）を用いて、低エネルギー希少事象探索に取り組んでいます。KamLANDの優位性は低エネルギーにあり、Super-Kでは見えない低いエネルギーでの天体ニュートリノ探索を進めています。また、KamLAND検出器の中心に$^{136}$Xeを溶かしいれて、$^{136}$Xeの0νββ崩壊を探索するKamLAND-Zen実験を進めています。0νββはニュートリノのマヨラナ性の直接的な証拠であり、宇宙素粒子物理学の大きか課題である宇宙における物質・反物質の非対称性（物質優勢宇宙の謎）と他の素粒子と比べてニュートリノだけが異常に質量が軽い問題 （軽いニュートリノ質量の謎）と密接に関係しています。そのために、0νββ探索は世界中で激しい競争にありますが、KamLAND-Zenは世界をリードしています。
さらに、そのリードを確実なものとして、世界初の0νββ検出を実現するために、アップデート計画（KamLAND2/KamLAND2-Zen）に向け準備を進めています。特に、電子回路/DAQ系の導入は、責任者として推進しています。
Representative papers
- Search for Majorana Neutrinos with the Complete KamLAND-Zen Dataset (Phys. Rev. Lett.,135, 262501, 2025) — DOI: 10.1103/jkf6-48j8
- Limits on Astrophysical Antineutrinos with the KamLAND Experiment (Astrophys. J. 925, 14, 2022)
CryoLab
高エネルギー加速器研究機構 量子場計測システム国際拠点 (QUP)と共同で、神岡地下に希釈冷凍機を設置しました。希釈冷凍機は量子サンセーを動かすのに必要な100 mK以下の極低温を実現するものです。私たちはこの計画をCryoLabと呼び、希釈冷凍機の低放射能化と多様なペイロードによる新しい宇宙素粒子物理学の研究(例えば、軽い暗黒物質探索、$^{180m}$Taの崩壊探索、0νECEC/0νβ+EC崩壊探索など)を展開することを目指しています。 現在は、遮蔽システム開発、中性子測定とバックグラウンド評価、および装置インフラ整備（低放射能化・運用設計）を中心に取り組んでいます。
Instrumentation
KamLAND2へ向けたRFSoC/FPGAを用いたフロントエンド回路、同期読出し、トリガ、およびDAQシステムの設計・実装を進めています。 また、神岡地下環境は宇宙線を遮蔽するために、ニュートリノ実験や暗黒物質探索に最適な場所でありますが、一方で通常の空気より遥かい多いRnが含まれることがわかっています。そこで、KamLANDやCryoLabで必要となるRn-lessな空気を提供するため銀ゼオライトを用いた純空気装置システムの立ち上げも進めています。他にも、KamLAND-Zenの$^{136}$Xeを溶かし込んだ液シンを内包するPEN容器の開発なども進めています。
Representative papers
- RFSoC-based Front-end Electronics (JINST, 19, P03013, 2024)
- Scintillation Balloon for Neutrinoless Double-Beta Decay Search with Liquid Scintillator Detectors (Prog. Theor. Exp. Phys., 073H01, 2019)
現象論・理論との共同研究（検出戦略／制限導出）
実験の解析・設計と直結する形で、理論研究者と連携しながら、検出戦略の提案や既存データからの新しい制限導出も進めています。
具体例として、γ線TESによる$^{180m}$Ta崩壊探索、pre-supernovaニュートリノ、超新星アクシオン探索、放射化学太陽ニュートリノデータを用いたフェルミオン暗黒物質（FDM）吸収の制限などに取り組んでいます。
Representative papers
- Theoretical Prediction of Presupernova Neutrinos and Their Detection (Annual Review of Nuclear and Particle Science, 70, 121–145, 2020)
- Supernova-scope for the Direct Search of Supernova Axions (JCAP, 11, 059, 2020)
- Probing Internal Conversion and Dark-Matter-Induced De-excitation of $^{180m}$Ta with a Gamma-ray TES Array (arXiv:2512.21468)
- Constraints on Fermionic Dark Matter Absorption from Radiochemical Solar-Neutrino Measurements (arXiv:2602.07384)
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