2021 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 | Tohoku University |
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Principal Investigator |
市川 温子 東北大学, 理学研究科, 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, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80792704)
木河 達也 京都大学, 理学研究科, 助教 (60823408)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / キセノンガス検出器 / タイムプロジェクションチェンバー |
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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。
前年度に引き続きキセノンガス検出器において、荷電粒子の飛跡に沿って生成する陽イオンを信号として読み出す方法の開発を進めた。陽イオンを検出することができれば、電離電子の場合に比べて拡散の小さいくっきりとした飛跡情報を得ることができる。前年度までの研究では、陽イオン検出の信号を観測することに成功したが、効率が予測より大幅に小さかった。今年度は、電極ワイヤを加熱することで表面の汚染を取り除く試験を行ったが、断熱のために加えたアルミナセラミックスからの信号への雑音の混入が大きくてうまくいかなたった。一方、電極ワイヤとして、前年度までに使っていたタングステンに変えてモリブデンを使うことで信号検出効率が向上した。
検出器の大型化に対応するため、信号の読み出し回路の実装密度を高めるための設計を進めた。
世界で進められている希ガス検出器を用いた暗黒物質探索において、近年ミグダル効果を利用することで感度を大幅に向上している。しかし原子核反跳によるミグダル効果はこれまでに観測されたことがない。我々は、中性子による原子核反跳で生じるミグダル効果を測定し検証することを目指している。本年度は、テスト実験を産業技術総合研究所の中性子ビーム実験施設で行った。
ガス容器内で高電圧を発生することができれば、巨大なフィードスルーを使う必要がなくなる。コッククロフトウオルトン回路による高電圧発生の研究開発を進めてきたが、本年度は、応答の速いダイオードを用いることで電圧昇降の効率を上げることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
半導体不足により、実験装置構成品として製作する回路モジュール製作に必要な半導体素子の納期が長期化したため回路モジュールの開発に遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
半導体素子の確保に最大限努めながら、研究を進める。
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