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高圧液体キセノンを用いた0ν2β探索の基礎研究

Publicly Offered Research

Project AreaRevealing the history of the universe with underground particle and nuclear research
Project/Area Number 15H01026
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

上島 考太  東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (80605379)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords二重ベータ崩壊 / 液体キセノン
Outline of Annual Research Achievements

高圧液体キセノンを用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊探索の基礎研究を行なった。エネルギー付加による不感領域をなくすため、高圧液体キセノンを入れる容器をプラスチックシンチレーターで作成し、KamLAND-Zen実験で問題となっている214Biを低減する。また液体キセノンを用いることで宇宙線ミューオンにより生じる10Cのバックグラウンドを大幅に低減できる。また液体キセノンは密度が大きく、1トンのキセノンで僅か1mほどでコンパクトな探索領域を実現できる。
本年度は複数の高圧液体キセノンを導入する高圧プラスチックシンチレータ容器を開発した。また高圧液体キセノンを導入する導入方法を改善し、キセノンが臨界点に達し、プラスチックシンチレータ容器にダメージを与えないように改良した。
本研究の結果1.8MPaの高圧液体キセノンのシンチレーション光を可視光に変換し、光センサーで検出する事に成功した。またプラスチックシンチレーターの発光波形と高圧液体キセノンのシンチレーション光を可視光に変換した波形を用いて波形弁別が非常によくできる事を示し、波形弁別により0ν2βのバックグラウンドを除去できることを実証した。
今後圧力をさらに上げた状態でのシンチレーション光の測定を行う。また収集光量を増やすために、波長変換効率の良いTPB波長変換剤を溶かし混んだ耐高圧プラスチックシンチレータ容器を開発したが、制作過程で容器表面に不純物が付着し、波長変換したキセノンのシンチレーション光を検出することは出来なかった。今後制作過程を見直し容器表面に不純物が付着しないよう改善し、収集光量を増やし、将来の二重ベータ崩壊探索に非常に有効な検出器となることを実証していく。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2017 2016

All Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Presentation] 高圧液体キセノンを用いた0ν2β探索の基礎研究2017

    • Author(s)
      上島考太
    • Organizer
      第3回極低放射能技術研究会
    • Place of Presentation
      流葉山荘 (岐阜県飛騨市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高圧液体キセノンを用いた0ν2β探索の基礎研究2017

    • Author(s)
      上島考太
    • Organizer
      宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究 2017年領域研究会
    • Place of Presentation
      岡山大学 (岡山県岡山市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 高圧液体キセノンを用いて0ν2β探索の基礎研究2016

    • Author(s)
      上島考太
    • Organizer
      極低放射能技術研究会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県,徳島市)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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