Demonstration of the Double Beta Decay Search with Noble Gas Detectors

• Project/Area Number: 24H00210
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 市川 温子 東北大学, 理学研究科, 教授 (50353371)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中家 剛 京都大学, 理学研究科, 教授 (50314175) ; 中村 輝石 東北大学, 理学研究科, 助教 (80750463) ; 関谷 洋之 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90402768)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥47,710,000 (Direct Cost: ¥36,700,000、Indirect Cost: ¥11,010,000); Fiscal Year 2025: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000); Fiscal Year 2024: ¥22,620,000 (Direct Cost: ¥17,400,000、Indirect Cost: ¥5,220,000)
• Keywords: ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / 貴ガス検出器

Outline of Research at the Start

ニュートリノがマヨラナ粒子であるかどうか、すなわち自身を反粒子とする性質を持つのかどうかは、素粒子物理学および宇宙の成り立ちを理解する上で重要な課題である。これを実験的に決定する最も有力な方法が「ニュートリノを伴わない（ν無）二重ベータ崩壊の探索」である。本研究では、我々が独自に開発した高エネルギー分解能と３次元飛跡再構成による強力な背景事象除去能力を持つ貴ガス検出器技術を用いて、キセノンガス6kgの検出器を完成させ、神岡地下施設でν無二重ベータ崩壊探索を開始する。この探索において、既存の実験よりも桁違いに高い背景除去能力を実証する。また大型化へ向けて20kg検出器の製作を進める。