液体シンチレータを使った低エネルギー太陽ニュートリノスペクトルの測定

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12047202
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 井上 邦雄 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10242166)
• Keywords: 太陽ニュートリノ / ガドリニウム / 液体シンチレータ

Research Abstract

Gd原子核は太陽ニュートリノ捕獲反応で遅延3重信号を発し、またそのエネルギー敷居値が244keVと非常に低いため、低エネルギーの太陽ニュートリノ観測に適しており、太陽ニュートリノ問題の解明に利用できると考えられている。これまで、ガドリニウムを含む結晶シンチレータの開発などが行われたが、発光時間の遅さから、ニュートリノ捕獲信号の特徴である遅延3重信号を活かすことができないため実験装置開発が困難な状況であった。今回の開発研究では発光時間の速い液体シンチレータにガドリニウム化合物を溶かすことを目指しており、これが成功すると、性能的にもコスト的にもガドリニウムを使った大型の低エネルギー太陽ニュートリノ検出器の開発が実現可能になる。
現在のところ、硝酸ガドリニウムを使うことで、30%の界面活性剤を含むシンチレータカクテルでガドリニウムの重量比で5%、界面活性剤を50%まで増やすことで重量比6%のガドリニウム含有液体シンチレータの開発に成功している。同様に、過塩素酸ガドリニウムを使った場合、3%と5%のシンチレータが得られた。また、ガドリニウムエチレンヘキサノエート化合物を使うことで、トルエン溶媒に対しガドリニウムの重量比7%の液体シンチレータを作ることにも成功した。これはガドリニウムの有機化合物を利用しており、溶媒をうまく選択することによりさらに高濃度のガドリニウム含有液体シンチレータを開発できる可能性がある。また、データ取得のためのソフトウェア開発も行い、簡単なスクリプトの編集のみでヒストグラムのリアルタイム表示や、信号取込みチャンネルの設定などができるようになり、グラフィカルな操作によって、液体シンチレータの性能測定が非常に簡便にできるようになり、効率的に性能評価を行い、目標としているガドリニウムを重量比で10%含む液体シンチレータの開発研究を行う。