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A study on the scattering processes in liquid xenon scintillator for next-generation large detectors

Research Project

Project/Area Number 18K03673
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

NAKAMURA Shogo  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50212098)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2019: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords液体キセノン / シンチレータ / 光散乱
Outline of Final Research Achievements

In order to measure the scattering intensity of liquid xenon, which is one of the important parameters when using liquid xenon in a large detector, we have been experimenting with a new method to measure the attenuation of light in liquid xenon. In the experiment, we developed a new external light source that emits a stable light beam with variable wavelength and intensity, and measured the attenuation by passing the emitted light through liquid xenon in a container equipped with a baffle that absorbs the scattered light. We showed for the first time in the world that the wavelength dependence of attenuation can be compared with the characteristics of a fundamental light scattering process called Rayleigh scattering.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

液体キセノンは,宇宙暗黒物質の正体の解明を目指す将来計画の実験で核心部に使われる発光物質であるが,大規模化を進める上で,光が液体キセノン中を進む際に散乱して発生方向の情報を失う現象が顕著になる。この現象の理解は不十分で,先行研究では,実験結果と理論の予想とが有意に異なることが未解決問題になっていた。
本研究では,この問題の解決の手掛かりを得ることを目的として,世界初の手法を用いた実験を考案しチャレンジした。そして,初期のデータからは,今後に課題は残しつつも,先行研究では得られなかった散乱強度の波長依存性という詳細情報を得られることを世界で初めて示せたことは学術的に大きな成果である。

Report

(7 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018

All Presentation (14 results)

  • [Presentation] 瀬谷-波岡型分光器と冷却CCDカメラを用いた真空紫外分光測光システムの研究2024

    • Author(s)
      伊藤由紘, 中村正吾, 谷山天晴, 出石汐里, 佐藤和樹, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智,森山茂栄
    • Organizer
      研究会「放射線検出器とその応用」(第38回)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 分光測光系の強度較正のためのチェレンコフ光源の研究2024

    • Author(s)
      佐藤和樹, 中村正吾, 谷山天晴, 出石汐里, 伊藤由紘, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
    • Organizer
      研究会「放射線検出器とその応用」(第38回)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 液体キセノンシンチレータの発光スペクトル測定のための分光測光系の構築2023

    • Author(s)
      出石汐里, 伊藤由紘, 佐藤和樹, 谷山天晴, 中村正吾, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
    • Organizer
      SMART2023研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 真空紫外領域におけるシンチレータの発光スペクトル測定と測光系の較正2023

    • Author(s)
      伊藤由紘, 出石汐里, 佐藤和樹, 谷山天晴, 中村正吾, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
    • Organizer
      SMART2023研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シンチレーション光の分光測光系のチェレンコフ光を利用した強度較正2023

    • Author(s)
      佐藤和樹, 出石汐里, 伊藤由紘, 谷山天晴, 中村正吾, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一,三原智, 春山富義, 森山茂栄
    • Organizer
      SMART2023研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 液体キセノンの赤外発光の測定-102023

    • Author(s)
      谷山天晴,中村正吾,小林和哉,吉本圭佑,出石汐里,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノンの赤外発光の測定-92022

    • Author(s)
      谷山天晴,中村正吾,小林和哉,吉本圭佑,出石汐里,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための装置開発-62021

    • Author(s)
      中村正吾,谷山天晴,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための装置開発-52020

    • Author(s)
      中村正吾,谷山天晴,吉田裕哉,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための装置開発-42020

    • Author(s)
      中村正吾,谷山天晴,笠見勝祐,斎藤究, 佐々木慎一,俵裕子,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための装置開発-32019

    • Author(s)
      中村正吾,谷山天晴,笠見勝祐,斎藤究, 佐々木慎一,俵裕子,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための装置開発-22019

    • Author(s)
      中村正吾,狩野芳樹,田岡和樹,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,俵裕子,春山富義,三原智
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための装置開発2018

    • Author(s)
      中村正吾,狩野芳樹,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,俵裕子,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 液体キセノン中の散乱長測定のための光学系のシミュレーション2018

    • Author(s)
      狩野芳樹,中村正吾,笠見勝祐,斎藤究,佐々木慎一,俵裕子,春山富義,三原智,森山茂栄
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

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