2015 Fiscal Year Annual Research Report
48Caを用いたニュートリノのマヨナラ性の研究と超高分解能技術の開発
| Project Area | Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research |
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| Project/Area Number |
26104003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岸本 忠史 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (90134808)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / カルシウム / 同位体濃縮 / 低バックグラウンド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の物質優勢の宇宙を説明するにはCP対称性の破れに加えて粒子数の保存則の破れが必要である。現時点で最有力と考えられている説明は、レプトンにおける粒子数の保存則の破れが物質だけの宇宙を作ったというレプトジェネシスシナリオである。本研究は、レプトン数保存則の破れに対応するニュートリノのマヨラナ性を検証するものである。そのために、二重ベータ崩壊の研究を推進する。
本研究では、二重ベータ崩壊核48Caによるニュートリノを放出しない二重ベータ（０νββ）崩壊の研究を推進する。そのために48Ca同位体濃縮の実用化と、高分解能蛍光熱量検出器の開発を実現する。またCANDLES装置を用いて、高感度化に向けたバックグランド調査を進める。結果として数meV領域でのマヨラナ性検証を視野に入れた、世界をリードする０νββ崩壊観測実験へと成長することを目指す。そのために本年度は48Ca濃縮：新濃縮法の原理検証・化学的方法の開発、蛍光熱量検出器開発：冷却システム構築、二重ベータ崩壊測定：DAQシステムの更新・遮蔽システムの導入、を進めた。それぞれについて述べる。
48Caの濃縮:自然存在比が0.19%と非常に低い48Caを2%以上に上げるための、中濃度濃縮手法の確立を進めた。原理検証が出来た電気泳動法を基本とした新しい手法(MCCCE法)の結果をまとめた。また量的には微小であった原理検証を大型化するための研究に着手した。並行してクラウンエーテルを用いる化学的な濃縮法の研究も進めた。蛍光熱量検出器開発：結晶を冷却システム開発し、ほぼ構築を終えた。二重ベータ崩壊測定：遮蔽システムとしてγ線遮蔽の鉛部と中性子遮蔽のＢシート部が完成した。208Tlバックグランドをより低減するためのDAQシステム（波形収集システム）が完成し、組み込んで観測を開始した。
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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
本研究の3つの研究項目について、それぞれ概ね順調に進展している。
・48Caの濃縮に関しては、電気泳動法を基礎にした新しい方法の原理検証実験ができ、将来性の高い方法であることが明らかになった。本方法を中心にスケールアップの研究を開始した。
・蛍光熱量検出器に関しては希釈冷凍機の建設が着実に進展している。
・CANDLES装置を用いた二重ベータ崩壊の研究は遮蔽の構築が終わり、低バックグランド化が達成出来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の3つの研究項目について、それぞれについて述べる。
・48Caの濃縮に関しては、電気泳動法の原理検証をもとに、大型化に必要な開発研究をすすめる。クラウンエーテルを用いた既存の化学的な方法も並行して進める。
・蛍光熱量検出器に関しては、希釈冷凍機の構築後、低温で動作する熱量計の開発と熱量検出技術の開発を行う。微弱な温度上昇を測定するための低ノイズ信号読み出しシステムの開発を行う。
・二重ベータ崩壊測定は、遮蔽構築後の環境放射線によるバックグランドを調査し、実際に達成された低減度を確認したうえで、観測に入る。
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