2017 Fiscal Year Research-status Report
超伝導ミリ波検出器と電波観測技術を応用した新しい宇宙背景ニュートリノ探索法の開拓
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15K13493
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
長谷川 雅也 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, 研究機関講師 (60435617)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 超伝導検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ニュートリノ捕獲反応を用いた宇宙背景ニュートリノの直接検証に向けて、超伝導ミリ波研究器と電波観測技術を応用した新しい手法を開拓する事を目標としている。具体的に新しい手法とは「超伝導検出器を用いた（捕獲反応からの）電子エネルギーの精密測定」と「電波を用いた電子のトラッキングによる背景事象の削減」である。これらの手法を用いて崩壊電子を0.1eV以下のエネルギー分解能で、かつS/N比が1を越えるクリアな検出が実現すれば、これまで不可能と言われてきた宇宙背景ニュートリノ検出について道筋が拓かれる。
本年度は昨年度に引き続き、手法の原理検証に向けたプロトタイプ検出器の設計及びコンポーネントの性能評価を進めた。また、性能評価を元にシミュレーションを行い、特に検出器部のエネルギー分解能に関する理解を深めた。この中で、クリプトンからの崩壊電子に対するエネルギー分解能に関して、電子のシリコン基板中での飛跡が想定よりも短く、十分な分解能を得るために検出器表面の物質量を大きく削減する必要がある事が明らかになった。超伝導検出器作成の専門家と議論を重ね、今後の開発方針に関して一定の目処がついた。
また、超伝導検出器に関して、1)TES型ボロメータを使用した場合の読み出し回路の手法と評価方法、2)MKIDs検出器による電子エネルギー測定法に関しても、専門分野の研究者と打ち合わせを重ね、どちらの手法も本研究の仕様に耐えうる見込みである事を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実測に基づくシミュレーションスタディからのフィードバックとして、超伝導検出器のデザインの変更が必要な事が判明し、予定通り原理検証を完了出来なかったため(3)やや遅れている。とした。ただし、設計はほぼ完了し原理検証を開始できる目処はたっている。またより現実的なシミュレーションコードの準備が進んだ事で、原理検証の期間を大幅に短縮できる事が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はプロトタイプ検出器を用いたトラッキング部および検出部の原理検証を行う。検出器に関してはTES型超伝導検出器とMKIDs型超伝導検出器の２種類を作成し、運用のしやすさ、安定性なども含め様々な点から比較をおこなって本実験に使用する検出器を決定する。本研究で提案する手法は未開拓の手法であるため、常にシミュレーションと結果を比較しながら、本検出器法の深い理解を目指す。
原理検証が完了したら、宇宙背景ニュートリノの検出に向けた実機製作のためのシステムのセットアップの検討を目指す。特に（トリチウム)ソース部と磁場システムに関して専門家との議論を開始し、実現可能なセットアップの検討を行う。最終的に期待される性能を系統誤差を含めて評価し、宇宙背景ニュートリノ検出実験に向けての基本開発事項を完了させる事を目指す。
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| Causes of Carryover |
現在までの達成度でも記した通り、当初の研究計画では本年度中に２つの新しい手法に関する原理検証のためのプロトタイプ検出器の製作を行う予定であったが、シミュレーションスタディの結果に基づき、超伝導検出器のデザイン変更の必要性が発生したために、検出器の開発に関する予算の執行を次年度に先送りする事になった。
次年度は原理検証のためのプロトタイプ検出器の製作と、超伝導検出器の開発を主に行う。したがって、次年度研究費はほぼすべてプロトタイプ検出器の製作に地要する予定である。具体的にはクライオスタットの製作、冷却系の準備と温度をモニターするためのセンサー及び温度コントローラ等の調達、並行して２種類の超伝導検出器の製作と読み出し用のケーブルの調達に使用する。
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