2018 Fiscal Year Annual Research Report
Is the neutrino Majorana-type? Development of innovative detector using noble gas
| Project Area | Exploration of Particle Physics and Cosmology with Neutrinos |
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| Project/Area Number |
18H05540
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
市川 温子 京都大学, 理学研究科, 准教授 (50353371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂下 健 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, 准教授 (50435616)
中島 康博 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (80792704)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 希ガス検出器 / ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊（0νββ）」探索における現状の限界を打破することを目指して、希ガス検出器による新しい測定原理・技術の開発を行っている。
我々は電離電子の検出にELCC(ElectroLuminescence Collection Cell)と呼ばれる信号読み出し機構を提唱し開発を進めている。ELCCは、ドリフトさせた電離電子を特殊な電極構造でセル内に引き込みエレクトロルミネッセンス光を発生させ光検出器により検出することで、電離電子の数を測定する。今年度は、検出器を少ない物質量で大型化するためにフレキシブル基板を用いた55セルのモジュールを開発した。このモジュールを並べていくことでELCC面の大型化が可能となる。大量の信号線をガス容器から外へ取り出し回路で読み出すためのフレキシブル基板も開発した。容器内で高電圧を発生させるためのコッククロフトウオルトン回路も、はやりフレキシブル基板と表面実装素子を用いて開発した。
シンチレーション光による時間幅情報を用いた二重ベータ崩壊とガンマ線背景事象選別法の開発を行っている。二重ベータ崩壊では電子が2個、一方ガンマ線による背景事象では電子が１個のみ放出されるため、電子の飛行時間は二重ベータ崩壊事象の方が短く、シンチレーション光の発生時間幅に違いが生じる。今年度は、レンズ系を用いてシンチレーション光が光センサーに達するまでの経路によらず一定となる方法を考案した。
ガスを閉じ込めるための容器が放射線の背景事象源となるのを防ぐため、プラスチックシンチレータによるアクティブな容器の開発を進めている。アウトガスなど候補の材質の調査を進めた。
飛跡の形状による、信号と背景事象の識別を行うため、機械学習によるアルゴリズムの開発を行った。従来のアルゴリズムに比べ背景事象の削減効率を保ったまま信号選択効率を倍増させることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
予定していたシンチレーション光の発光時定数の評価、アナログ前段部を取り込んだASICの評価を行うことができなかった。
電離電子の柱状再結合現象を、中性子により散乱した反跳原子核で確かめる予定であったが、中性子による事象を選び出す方法を確立するのに試行錯誤している。
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| Strategy for Future Research Activity |
シンチレーション光の発光時定数の評価、アナログ前段部を取り込んだASICの評価など、共同研究者とのコミュニケーションを密に取ることでより効果的に研究を進める。
中性子散乱による原子核反跳の柱状再結合の測定については、強度の高い外部施設の中性子源を用いることを検討する。
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