2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Majorana nature of neutrinos by using 48Ca and development of next generation detector system
| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
19H05804
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
梅原 さおり 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (10379282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仁木 秀明 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (00135758)
小川 泉 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (20294142)
時田 茂樹 京都大学, 化学研究所, 教授 (20456825)
宮永 憲明 公益財団法人レーザー技術総合研究所, 研究部, 特別研究員1 (80135756)
黒澤 俊介 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任准教授 (80613637)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / 低バックグラウンド / 稀崩壊 / 同位体濃縮 / 蛍光熱量検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊測定および次世代二重ベータ崩壊測定技術開発のために、次の3つの研究、1)高純度CaF2 結晶を用いた低バックグラウンド装置による二重ベータ崩壊測定、2)紫外発光のCaF2 蛍光熱量検出器開発、3)48Ca濃縮技術開発、を行う。本年度は下記を行った。
1)二重ベータ崩壊測定および高純度CaF2結晶開発：神岡地下実験室で取得した二重ベータ崩壊測定データの解析手法を改良した。バックグラウンド低減のための解析（機械学習）を改良し、バックグラウンド除去率の改善を行った。高純度CaF2結晶開発手法として、偏析効果を利用した高純度結晶化を調査し、ウラン不純物に関して偏析効果が表れていることを確認できた。
2)蛍光熱量検出器：円筒形のCaF2検出器の両端から熱信号を取得し、熱信号波高の位置依存性を複数センサーによる信号読み出しで解消するためのCaF2蛍光熱量計検出器デザインを行い、検出器を実現するための希釈冷凍機内部の改造を完了できた。
3)48Ca濃縮：本年度はハニカムパイプ／マイクロキャピラリや超音速ノズル（ラバルノズル）を用いた出射口を製作し、開発研究を行った。それぞれの出射口について系統的に試験を行った結果、コリメート効果を得やすいのはハニカムパイプであることが分かった。これらの結果を理解すべくシミュレーションにも取り組み、パラメータ調整によって実験結果を比較的再現できることが分かった。これらにより、レーザー照射方法についての知見を得た。24個のスレーブレーザーの総出力として2W以上の光出力を得た。また、スレーブレーザー発振波長のフィードバック制御について、半導体レーザー素子に内蔵されたフォトダイオードの信号を利用した新手法を開発した。これにより、フィードバック制御システムの大幅な簡略化が可能であることが実証された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Laser isotope separation to study for the neutrino-less double beta decay of 48Ca2023
Author(s)
I Ogawa1, T Hiraiwa2, J Nakajima2, R Yuhaku2, M Tozawa3, H Niki4, S Tokita5, N Miyanaga6, M Uemukai7, A Rittirong4, S Umehara4, K Matsuoka4 and S Yoshida8
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 2586
Pages: 12136
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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