ニュートリノ反応モデルの精密検証に向けた超高精細シンチレーション検出器の開発
Project/Area Number |
22K03665
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
Principal Investigator |
松原 綱之 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (30724992)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 検出器開発 / プラスチックシンチレータ / ニュートリノ振動 / ニュートリノ反応 |
Outline of Research at the Start |
これまでの加速器ニュートリノ振動実験T2Kの成果から、ニュートリノのCP対称性が大きく破れていることが示唆されている。今後CP位相の精密測定化を進めることで、宇宙から反物質が消えた謎に迫ると期待される。このCP位相の測定をより一層と精密化するためには、ニュートリノ-原子核反応モデルの系統誤差をこれまで以上に削減することが必須である。本研究は、この系統誤差削減のために、高解像度かつ大型化可能な、プラスチックシンチレータベースの超高精細飛跡検出器の開発を行う。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、加速器を用いた長基線ニュートリノ振動実験でのCP位相の精密測定における、将来のニュートリノ反応モデルの精密検証に向けて、大型化可能な高精細シンチレーション検出器の開発を行っている。従来の検出器では大型化と高精細化を両立することは困難であったが、現在建設中の改良型T2K前置検出器での経験をもとに、その両立を可能とする独自構造の検出器を発案した。
検出器の基幹部には新しい構造を持つプラスチックシンチレータプレートを使用する。本年度はまず、十分な精細度と大型化可能な構造を持つプレートの厚みや溝の配置などの形状を決定することで、プレート詳細設計を完了した。その後、射出成形による量産可能性の検証に先立って構造を最適化するため、機械加工によるシンチレータプレート試作品の製造を行った。完成したプレートは期待通りの形状を持っており、プレートを平面方向に整列、また垂直方向に積層することで、高解像度を保ったまま大型化できることを確認した。
これらの成果によって、従来のシンチレーション検出器より容易かつ堅牢に組み立てることができ、また読み出しチャンネルを少なくしてコストを抑えることができる検出器構造の実現可能性を示した。今後の課題はその性能確認である。プラスチックシンチレータプレートからのシンチレーション光を光検出器まで導くための波長変換ファイバー、その光を読み出すための光検出器および読み出し回路など、試作したプレートが期待された性能を持っているかどうかを確かめるための性能評価システムの準備を進めている。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の基幹となる開発部であるシンチレータプレートの設計を進め、その詳細設計を完了した。機械加工で製造した5 mm厚プラスチックシンチレータの溝付きプレートで試作を行った。コロナ禍での物流の乱れにより素材の調達、加工に想定より時間を要したものの、試作したプレートは期待通りの構造を有していることが確認された。射出成形による量産に進む前に応答測定の準備を進めていたが、シンチレーション光の読み出しに用いる予定だった波長変換ファイバーが製造工場改修のため2024年1月まで受注停止となった。代替品の準備や解析用のPCの準備を進めた。
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Strategy for Future Research Activity |
試作したシンチレータプレートの性能評価システムの準備を進める。応答測定・評価を行い、必要があれば設計を最適化する。射出成形の金型を製作し、プラスチックシンチレータのペレットを用いてプレートを製造し、量産方法を確立する。また、評価して得られた性能をもとに検出器シミュレーションを行い、実データと比較するとともに、大型化した検出器で期待されるニュートリノ-原子核反応のシミュレーションに着手する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)