Development of preshower detector to seach for right-handed neutrinos at FASER
Publicly Offered Research
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
21H00082
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
田窪 洋介 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, 研究機関講師 (50423124)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 素粒子 / 右巻きニュートリノ / ピクセル検出器 / FASER実験 / LHC / 新粒子 / FASER / シリコン・ピクセル検出器 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、令和4年に実験を開始するLHC-FASER実験において右巻きニュートリノ探索を可能とすることである。これには、高精度の2光子識別能力をもつ光検出器（前段シャワー検出器）の開発が最大の課題である。本研究では、前段シャワー検出器プロトタイプのための「インターフェース基板の開発」、「試験用データ収集システムの開発」、「前段シャワー検出器プロトタイプの性能評価」、「右巻きニュートリノの探索感度の研究」に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、令和4年から欧州原子核研究機関(CERN)で開始するFASER実験のアップグレードとして、BiCMOSモノリシック型ピクセル検出器を用いた前段シャワー検出器を実現させることである。そして、令和6年春に前段シャワー検出器を導入することで、FASER実験における右巻きニュートリノの探索を可能とする。令和3年度の研究実績の概要は以下の通りである。
* ピクセル検出器に使用する基板類の開発：前段シャワー検出器では、6センサーをフレキシブル基板（モジュール基板）に接着してモジュールとし、12モジュールを使用して1レイヤーとする。各モジュールにはピッグテールと呼ばれるフレキシブル基板が接続される。そして、ピッグテールをデータ収集システムや電源などに接続するためのインターフェース基板を使用する。令和3年度はプロトタイプ・モジュールに使用するモジュール基板を設計し、製造を行った。令和4年度にこの基板を用いてモジュール・プロトタイプを開発する。
* データ収集システム用ソフトウェアの開発：前段シャワー検出器の開発のためには、モジュールやレイヤーを試験するためのデータ収集システムの開発を行う必要がある。読み出しボードにはFASER飛跡検出器であるシリコン・ストリップ検出器の読み出しに使用されるGPIOボードを用いる。本研究では、システム制御を行うためのソフトウェアを開発する。令和3年度は、プロトタイプ・モジュールを試験するためのソフトウェアの仕様を固め、令和4年度までに完成させることを目標に開発に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナの影響や世界的な半導体不足により、前段シャワー検出器の開発は若干の遅れが生じている。しかし、本科研費で開発を行うことになっている基板類の開発については、令和3年度にモジュール基板のプロトタイプの開発に成功し、概ね予定通りに研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は、令和3年度に開発した基板類を用いてプロトタイプ・モジュールを製造する。令和4年度夏頃には、プロトタイプ・モジュールの基本性能の評価を終え、実機のための検出器要素の設計を固める。そして、実機用の基板類の製造を業者に依頼する。また、データ収集のためのソフトウェアは、プロトタイプ・モジュールの完成までに試験用ソフトウェアを開発する。そして、試験を行いながら実機のための仕様を決定する。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
