GSO無機シンチレータを用いた低エネルギー太陽ニュートリノ実験の基礎研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11874038
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 梶田 隆章 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (40185773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩澤 真人 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (70272523) ; 竹内 康雄 東京大学, 宇宙線研究所, 助手 (60272522)
• Keywords: ニュートリノ / 太陽ニュートリノ / GSO

Research Abstract

低エネルギー太陽ニュートリノ検出器に使用できる物質として、ガドリニウムが都合よいことが近年発見された。我々はガドリニウムを多く含むGSO無機シンチレータが太陽ニュートリノ実験に使え得るか否かの基礎的な研究を行った。
まず、太陽ニュートリノ検出器として用いるためには、予想される太陽ニュートリノ信号がまず電子の信号があり、それから約90ナノ秒遅れてガンマ線の信号があるため、2つの時間的に数十ナノ秒離れた信号を分別する必要がある。このため、シンチレータの発光減衰時間も数十ナノ以下であることが求められる。このために我々はCeを通常より多く(3%)ドープしたGSOを特注し性能評価した。この結果、シンチレーション信号の時間は半値全幅で、約40ナノ秒と概ね満足のいくの値を得た。
また、太陽ニュートリノ実験では、信号の頻度が非常に低いので、UやThといった放射線バックグラウンドを取り除く必要がある。要求される純度はおおよそ10^<-10>g/gのU,Th不純物濃度である。我々はこの条件を満たす材料をもとにGSO結晶の制作を行った。しかし結果として得られた結晶の不純物濃度は10^<-8>g/g程度であり、我々の仕様を満たすものではなかった。この原因は今後突き止める予定である。